7. Goriva i maziva.pdf

TEHNOLOGIJA GORIVA

Doc. Dr. Novak Damjanović

GORIVA Pod gorivom se podrazumjevaju gorive materije koje podvrgnute procesu sagorijevanja pored produkata sagorijevanja daju određenu količinu toplote koja se može ekonomično koristiti (kao toplotna ili pretvaranje u mehaničku ili električnu energiju). Da bi se neka materija koristila kao gorivo ona mora da zadovolji niz zahtjeva: sagorijevanjem u kratkom vremenu mora se proizvesti znatna količina energije; mora je biti u prirodi u značajnoj količini; eksploatacija mora biti ekonomična; ne smije mijenjati sastav i karakteristike u toku transporta i skladištenja; bezbjednost od požara i eksplozija; ekonomska opravdanost i uticaj na životnu sredinu i prevencija zagađenja.

Podjela goriva (II) Pored opšte podjele goriva se mogu podijeliti: prema postojanosti: toplopostojna i toplonepostojna; načinu korištenja: energetska i tehnološka; zapaljivosti: samozapaljiva i nezapaljiva i primjeni – u zavisnosti od stepena razvoja nauke i tehnike (npr. goriva za motore sa unutrašnjima sagorijevanjem, goriva za loženje u domaćinstvima).

Sastav goriva Sastav goriva je potrebno znati radi:  poznavanja i ocjene mogućnosti primjene;  određivanja količine toplote i proizvoda sagorijevanja;  provjere stepena iskorištenja novoprojektovanih i rekonstruisanih postrojenja i  upoređivanje simuliranog i stvarnog procesa sagorijevanja kod modeliranja procesa.

Elementarna analiza goriva Elementarana analiza goriva omogućava izračunavanje:  potrebne količine vazduha za potpuno sagorijevanje;  toplotne moći goriva;  količine i sastava proizvoda sagorijevanja i  temperature sagorijevanja. Gorivo se sastoji iz:  gorivih elemenata (ugljenik, vodonik i gorivi sumpor);  negorivih elemenata (kiseonik i azot) i  nevezanih elemenata (pepeo i voda). Uobičajeno sastav čvrstih i tečnih goriva se izražava masenim udjelima a gasovitih zapreminskim udjelima pojedinih komponenti goriva.

Tehnička analiza goriva Zagrijavanjem goriva na povišenim temperaturama bez prisustva vazduha dolazi do njegovog termičkog razlaganja na isparljive i neisparljive sastojke. Sastav goriva na osnovu tehničke analize:  isparljivi sastojci:  gorivi isparljivi sastojci (volatili) Vol (%): vol (kgvol/kgg)  negorivi isparljivi sastojci (voda) W (%): vol (kgH2O/kgg)

 neisparljivi sastojci:

 gorivi ugljenik (fiksni ugljenik)  negorive materije (pepeo)

Cfix (%): cfix (kg Cfix/kgg) A (%): a (kg CA/kgg)

Vol + W + Cfix + A = 100%

Tehnička analiza još daje:  gornju topotnu moć goriva (Hg) (J/kg) i  donju topotnu moć goriva (Hd) (J/kg) Toplotna moć goriva predstavlja količinu toplote koja se oslogađa potpunim sagorijevanjem jedinice mase goriva.

Osnovne karakteristike elemenata goriva Gorivo se sastoji iz:  gorivog dijela:  ugljenik (C) – prisutsn u najvećoj mjeri i sagorijevanjam oslobađa najveću količinu topote. Toplotna moć – 33829 (kJ/kg);  vodonik (H) – u gorivima se nalazi u sva tri agregatna stanja. Toplotna moć - 142014 (kJ/kg);  sumpor (S) – u gorivima može biti gorivi (u obliku organskih jedinjenja) i negorivi (sulfati željeza i kalcijuma);  kiseonik (O) – nije gorive element, njegovo prisustvo potpomaže sagorijevanja, može biti u obliku jedinjenja ili slobodan i  azot (N) – nalazi se u neznatnim količinama, proizvodi sagorijevanja azota su štetni (kancirogeni i kisele kiše).

 negorivog dijela:  voda i  pepeo.

Negorive materije u gorivima Negorive – mineralne materije u gorivima su prisutne kao:  primarne – iz pramaterije iz koje je gorivo nastalo;  sekundarne – dospjele u gorivo u toku njegovog nastanka i  tercijarne – dospjele u gorivo u toku njegove eksploatacije. Pepeo u gorivu predstavlja smjesu oksida mineralnih materija koja ostaje nakon završetka sagorijevanja. Pepeo u većim količinama je nepoželjan u gorivima jer:  pogoršava prenos toplote na grejne površine;  dovodi do habanja radnih elemenata mlinova – priprema goriva;  povećava transportne troškove;  povećava otpor dima i  smanjuje koeficijent prenosa toplote.

Vlaga u gorivu smanjuje njegovu topotnu moć, za isparavanje 1 kg vode troši se 2450 kJ/kg. U čvrstom gorivu voda je prisutna kao:  gruba vlaga - dospjela u gorivo u toku eksploatacije, skladištenja ili transporta;  higroskopna vlaga – dospijeva u gorivo kapilarnim silama i  konstituciona vlaga – hemijski vezana tzv. kristalna voda.

Toplotna moć goriva Pod toplotnom moći goriva (H) podrazumjeva se količina toplote dobijena/oslobođena potpunim sagorijevanjem jedinice količine goriva, pod uslovom da:  ugljenik i sumpor iz goriva budu u proizvodima u obliku svojih dioksida u gasnoj fazi, a azot da ne podliježe sagorijevanju;  prozvodi sagorijevanja budu svedeni na temperaturu koju je gorivo imalo prije sagorjevanja (293 K) i  voda u proizvodima sagorjevanja bude u tečnoj fazi (gornja toplotna moć goriva Hg goriva) ili da voda bude u obliku pare (donja toplotna moć goriva Hd). Razlika u vrijednosti gornje i donje toplotne moći goriva predstavlja proističe iz toga u kakvoj fazi/agregatnom stanju se nalazi voda u proizvodima sagorijevanja goriva. Voda u proizvodima sagorjevanja goriva potiče iz vlage prisutne u gorivu ili nastaje kao proizvod sagorjevanja vodonika u gorivu. Ukoliko se voda u proizvodima sagorjevanja nalazi u parnoj fazi jedan dio količine toplote dobijen sagorjevanjem jedinice količine goriva utrošen na njeno zagrijavanje od 293 K do 373 K i prevođenje u gasnu/parnu fazu. Toplota potrebna za zagrijavanje i isparavanje prisutne i nastale vode u proizvoda sagorjevanja je 44 kJ/mol = 2444 kJ/kg).

Čvrsta goriva

Čvrsta goriva Čvrsta goriva koriste se:  u kotlovskim postrojenjima:  ugljevi;  biomasa i  škriljci.  za individualna grijanja:  ugljevi;  drvo i  briketi.

Podjela ugljeva prema starosti i nastanku U prirodi formiranje ugljeva se odvija u dva stepena:  prvi – transformacija biljne mase u treset - djelovanjem pritiska i temperature na biljnu masu i životinjske ostatke u kombinaciji sa dejstvom anaerobnih bakterija (teorija Gumbel-a) i  drugi – transformacija treseta u ugalj. Prema starosti ugljevi se dijele:  kameni – devon, prije 450x106 godina;  mrki – kreda, prije 1-60x106 godina;  mrki (lignit) – prije nekoliko miliona godina i  treset – prije oko milion godina. Prema materiji od koje su nastali ugljevi se dijele:  humusne – pramaterija biljna;  sapropelne – pramaterija ostaci živih organizama i  lipotobilni – pramaterija voskovi i smole.

Treseti Treset (rastresita masa sive do crne boje) predstavlja prvu fazu transformacije biljne mase u procesu koji prethodi nastajanju uglja. Prema stepenu transformacije trest se dijeli na:  vlaknasti – još neraspadnuti ostaci biomase;  zemljasti – osnovni dio se već transformisao u treset i  smolasti – homogena tresetna masa bez ostataka biomase. Razlikuje se površinski i dubinski. Lako se pali i gori dugim plamenom, sklon je samozapaljenju. Ima malu čvrstoću i toplotnu moć pa je poželjno njegovo briketiranje. Sastav treseta:  ugljenik – 53-60%;  vodonik – 4,5-6,5%;  kiseonik – 30-40%;  azot – 1,5-3,0%  sumpor – do 0,3%  pepeo – 3-12%. Toplotna moć – 11,75-12,58 MJ/kg.

Mrki ugljevi Mrki ugljevi prema stepenu ugljenisanja nalaze se između treseta i kamenih ugljeva. U zavisnosti od strukture, stepena ugljenisanja i karakteristika dijele se na:  lignite – pretrpjeli su najmanje promjene u odnosu na pramateriju;  smolaste – proizvod duboke transformacije pramaterije i  zemljasti – po karakteristikama zmeđu lignita i smolastih mrkih ugljeva. Toplotno su nepostojani, male tvrdoće i čvrstoće, skloni oksidaciji i samozapaljenju. Koriste se u velikim termoenergetskim postrojenjima i za dalju preradu (briketi i polukoks) ili za gasovita goriva. Sastav treseta:  ugljenik – 65-75%;  vodonik – 5-6%;  kiseonik i azot– 17-28%;  sumpor – do 5%  pepeo – 7-45% . Donja toplotna moć – ≤29.3 MJ/kg.

Kameni ugljevi Kameni ugljevi predstavljaju transformacije početne materije.

proizvod

skoro

potpune

Kameni ugljevi su manje higroskopni, veće tvrdoće i čvrstoće, hemijski stabilniji.

Sastav kamenih ugljeva:  ugljenik – 75-90%;  vodonik – 4-6%;  kiseonik – 2-28%;  sumpor – do 5%;  vlaga – 3-15%;  pepeo – 20,9-29,3. Donja toplotna moć – ≤29.3 MJ/kg.

Antaciti Antraciti predstavljaju ugljeve kod kojih je proces ugljenisanja – transformacije pramaterije skoro završen. U odnosu na kamene ugljeve još manje su higroskopni, veće tvrdoće i čvrstoće, hemijski stabilniji. Sastav antracita:  ugljenik – 97-98%;  vlaga – oko 6%;  pepeo – 8-20%.

Donja toplotna moć – 21,1-27,2 MJ/kg.

Uljni škriljci Uljni škriljci nastali su od organskog mulja nastalog raspadanjem biljnih i životinjskih organizama – planktona stajaćih voda.

Biogoriva

Biomasa kao gorivo Biomasa – ostaci biljnih kultura i materija nastalih biološkim procesima. Biogoriva – biomasa koja sagorijevanjem može proizvesti određenu količinu energije koja se može racionalno iskoristiti. Primjenom biogoriva dolazi do značajnog smanjenja zagađenja životne sredine. Nedostaci:  sakupljanje;  transport i  ekonomski razlozi.

Biogoriva za motore sa unutrašnjim sagorijevanjem Globalno zagrijavanje, emisija gasova staklene bašte, rast cijena fosilnih goriva na svjetskom tržištu i preporuke svjetskih organizacija dovele su do rasta upotrebe alternativnih i obnovljivih izvora energije. S obzirom na konstrukciju motora i činjenicu da njihova primjena ne zahtijeva značajnije modifikacije motora i sistema za skladištenje i ubrizgavanje goriva, biogoriva predstavljau najadekvatniju alternativu fosilnim gorivima. Biogoriva za pogon motora sa unutrašnjim sagorijevanjem su tečna ili gasovita goriva proizvedena iz biomase i mogu biti proizvedena neposredno iz biljaka ili posredno iz industrijskog, komercijalnog, kućnog i poljoprivrednog otpada. Postoje više vrste biogoriva koje zavisno od ulazne sirovine, koja se koristi za proizvodnju, i procesa proizvodnje mogu podijeliti na biogoriva:  prve – za proizvodnju biogoriva prve generacije koriste se kukuruz, šećerna trska, pšenica, sirak, krumpir, šećerna repa, uljana repica, suncokret, soja, palma i dr;  druge – proizvodnja biogoriva druge generacije zasniva se na preradi različitih nejestivih sirovina koje uključuje i otpadnu biomasu (stabljike pšenice i kukuruza, drvo, ulja korištena za pripremu hrane) i  treće generacije – biogoriva treće generacije dobijaju se procesima prevođenja biomase u izvore energije pomoću mikroalgi.

Najznačajnija biogoriva prve generacije koja se koriste za pogon motora sa unutrašnjim sagorijevanjem, bilo da se koriste kao čista ili u kombinaciji (smjesi) sa konvencionalnim fosilniom gorivima su: čista biljna ulja; biodizel; alkoholi i biogas.

Pored biodizela i alkohola koji se mogu proizvoditi iz nejestivih i otpadnih sirovina, najžnačajnija biogoriva druge generacije koja se mogu koristiti za pogon motora sa unutrašnjim sagorijevanjem su: biohidrogen; biodimetileter (bio-DME); dimetilformamid (DMF); HydroThermal Upgrading (HTU) dizel; Fischer-Tropsch dizel i mješavine alkohola.

Biogoriva treće generacije dobijaju se procesima prevođenja biomase u izvore energije pomoću mikroalgi, ovi procesi se mogu biti: biokemijski, hemijski; procesi direktnog sagorijevanja i termohemijski.

Direktno sagorijevanje ulja bez obrade (SVO – Straight Vegetable Oil) Čista biljna ulja mogu se koristiti kao dizel gorivo bez obrade, mada su mnogo viskoznija od konvencionalnih dizel goriva. Čista biljna ulja ne sagorijevaju kao fosilno dizel gorivo i mnoge studije pokazuju da njihovim korištenjem kao pogonskog goriva dolazi do formiranju taloga na unutrašnjim površinama motora, habanja pumpe za gorivo, znatnog povećanje troškova održavanja i smanjenja životnog vijeka motora. Ovi problemi se donekle mogu ublažiti instalacijom sistema sa dva rezervoara gdje se u jednom rezervoaru biljno ulje predgrijava, a dizel motor startuje i zaustavlja na fosilno dizel gorivo

Razrjeđenje biljnog ulja fosilnim dizel gorivom ili kerozinom Biljno ulje se može koristiti razrijeđeno fosilnim dizel gorivom ili kerozinom. Primjena ovakvog goriva može prouzrokovati probleme koji se ogledaju u: otežanom paljenju, začepljenju injektora za gorivo, taloženju u rezervoarima, povećanoj potrošnji ulja za podmazivanje, formiranju taloga na unutrašnjim površinama motora i smanjenju životnog vijeka motora.

Mikroemulgovanje Mikroemulzije su stabilne koloidne disperzije optički izotropnih fluida, koje nastaju miješanjem dvije nemješljive tešnosti i jedne ili više površinski aktivnih materija. Mikroemulzije biljnih ulja i alkohola nisu pogodne za dugotrajno korišćenje u dizel motorima zbog: nepotpunog sagorjevanja, nastajanja ugljeničnih taloga, povećanja viskoznosti ulja za podmazivanje, toplotna moć i cetanski broj mikroemulzija su manji i karakteristike mikroemulzija na niskim temperaturama su lošije u odnosu na fosilno dizel gorivo.

Piroliza Pod pirolizom se podrazumijeva termička razgradnja (krekovanje) jedinjenja bez prisustvu vazduha, ili u struji azota, sa ili bez prisustva katalizatora. Termičkom razgradnjom triglicerida nastaje smjesa alkana, alkena, alkandiena, aromatskih jedinjenja i karboksilnih kiselina. Zastupljenost pojedinih vrsta jedinjenja u nastalom proizvodu prvenstveno zavisi od vrste biljnog ulja, temperature procesa i prisustva katalizatora i kiseonika. Procesom pirolize povećava se cetanski broj i smanjuje viskoznost ulja. Zbog visoke viskoznosti, visokog sadržaja pepela, ostataka ugljenika i loših karakteristika na niskim temperaturama pirolizovana biljna ulja ne ispunjavaju zahtjeve standarda za kvalitet goriva (Schwab i sar., 1988). Pored toga, u toku pirolize smanjuje se sadržaj kiseonika, čime se gubi najveća ekološka prednost biogoriva.

Transesterifikacija Najčešći i po rezultatima najbolji vid modifikacije biljnih ulja je transesterifikacija, pri čemu se proizvod dobijen ovim postupkom naziva biodizel. Po hemijskom sastavu biodizel je monoalkilni ester nižih alkohola i dugolančanih masnih kiselina porijeklom iz ulja ili masti biljnog ili životinjskog porijekla. Ovo je šira, definicija koju navodi američki standard ASTM D 6751 (ASTM Standards, 2003), dok evropski standard EN 14214 (European norme EN 14214, 2003) govori o biodizelu kao metilnom esteru masnih kiselina. H 2C-OCOR I HC-OCOR + 3 ROH I H 2C-OCOR triglicerid

alkohol

katalizator

ROCOR + ROCOR + ROCOR smjesa alkil estra

+

H 2C-OH I HC-OH I H 2C-OH glicerol

Aspekti primjene biodizela Korištenje biljnih ulja i samog biodizela kao pogonskog goriva za dizel motore može izazvati određene probleme. Istovremeno, primjena biodizela ima niz prednosti. Prednosti i nedostatake upotrebe biodizela potrebno je sagledati u znatno širem aspektu, a oni u mnogome zavise od toga da li se biodizel koristi kao čist ili u mješavini sa fosilnim dizel gorivom, kao i od uslova rada, vrste i tipa motora. Generalno, problematika primjene biodizela, se može posmatrati sa tri aspekta:  tehno-energetskog;  ekonomskog i  ekološkog.

Tehno-energetski aspekti primjene biodizela Sa tehno-energetskog aspekta primjene, biodizel predstavlja visokokvalitetno gorivo za dizel motore sa unutrašnjim sagorijevanjem, čije se prednosti primjene u odnosu na fosilno dizel gorivo ogledaju u:  mazive karakteristike biodizela produžavaju vijek trajanja dizel motora;  biodizel ima viši cetanski broj od fosilnog dizel goriva;  odsustvo sumpora u biodizelu značajno produžava vijek trajanja katalizatora za naknadnu obradu izduvnih gasova;  biodizel se može koristiti u postojećim motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem, a da se pri tome bitno ne mijenja sadašnja tehnologija proizvodnje motora;  skladištenje biodizela i njegovih mješavina s fosilnim dizel gorivom sigurnije je od skladištenja čistog fosilnog dizel goriva, tačka paljenja biodizela je iznad 150 °C i  njegovom primjenom nije potrebno mijenjati postojeće transportne i skladišne sisteme.

Međutim, sa tehno-energetskog aspekta primjena biodizela može da izazove i određene probleme od kojih su najznačajniji:  biodizel ima lošije niskotemperaturne karkteristike od fosilnog dizel goriva;  biodizel može izazvati probleme na konstrukcionim materijalima sistema za ubrizgavanje i skladištenje goriva, posebno na vozilima proizvedenim prije 1994. god.;  biodizel sakuplja nečistoće iz motora koje se akumuliraju u filteru goriva što dalje može prouzrokovati začepljenje filtera goriva;  toplotna moć biodizela je za oko 10 % niža od fosilnog dizel goriva;  za razliku od konvencionalnog fosilnog dizel goriva biodizel nema dovoljno razvijenu mrežu distribucije, ali se ova infrastruktura unapređuje i  zbog više viskoznosti biodizel ima lošije ubrizgavanje i raspršivanje od fosilnog dizel goriva.

Ekonomski aspekti primjene biodizela Pozitivni ekonomski aspekti primjene biodizela ogledaju se kroz:  korištenjem biodizela smanjuje se ekonomska zavisnost od konvencionalnih neobnovljivih fosilnih goriva;  povećanje deviznih rezervi;  otvaranje novih radnih mjesta,;  povećanje industrijske proizvodnje,  dodatno prilivanje sredstava ka poljoprivredi i  doprinos ekonomskom razvoju ruralnih sredina.

Negativni ekonomski aspekti primjene biodizela u odnosu na fosilno dizel gorivo ogledaju se u njegovoj cijeni. Cijena biodizela u najvišoj mjeri zavisi od izbora sirovina i kapaciteta proizvodnog pogona i u sadašnjim uslovima proizvodnje teško se može govoriti o konkurentnoj cijeni biodizela u odnosu na fosilno dizel gorivo. Imajući u vidu činjenicu da u ukupnoj proizvodnji biodizela uljna sirovina učestvuje sa više od 80 %, jedan od načina smanjenje cijene biodizela je proizvodnja iz alternativnih jeftinih sirovina kao što su otpadna (korištena) i nejestiva ulja ili sirovina sa višim sadržajem ulja. Drugi, možda značajniji način smanjenja cijene biodizela, jeste ukidanje akciza na biodizel i uvođenje subvencija, kako u proizvodnji uljarica tako i u samoj proizvodnji biodizela.

Ekološki aspekti primene biodizela Najvažniji aspekt primjene biodizela je ekološki, odnosno činjenica da njegovom upotrebom dolazi do znatnog smanjenja zagađenja životne sredine, a posebno je smanjena emisija gasova sa "efektom staklene bašte". Posmatrano sa stanovišta očuvanja životne sredine, primjena biodizela ima niz prednosti koje se ogledaju kroz:  u toku sagorijevanja biodizela u motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem znatno se smanjuje emisija štetnih izduvnih gasova (čvrste čestice, ugljen-monoksid, nezasićeni ugljovodonici, sumpor-dioksid);  osnovna sirovina za dobijanje biodizela je obnovljiva;  biodizel je neotrovan i biološki razgradljiv;  za proizvodnju biodizela mogu se koristiti i otpadna ulja, čime se rješava problem njihovog odlaganja, a istovremeno se smanjuje i cijena biodizela i  biodizel smanjuje emisiju policikličnih i nitriranih policikličnih aromatskih jedinjenja koji su potencijalni uzročnici kancera.

20

Promjena u emisiji, (%)

10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 0

20

40

60

Udio biodizela, (%)

80

100

Tečna goriva

Tečna goriva Prednosti tečnih goriva:  visoka toplotna moć;  mali sadržaj balasta;  mali gubici pri sagorijevanju i  univerzalnost u primjeni. Nedostaci:  opasnost od požara – lakozapaljivi;  nastajanje statičkog elektriciteta i  otrovnost. Prema načinu nastanka dijele se na :  prirodna i  prerađena.

Nafta – sastav i nastanak Nafta je smjesa velikog broja različitih ugljovodonika (90%), ostatak su jedinjenja sumpora, azota, kiseonika i metala, asfaltena i naftne smole. Osnovne grupe ugljovodonika u sirovoj nafti su:  aciklični ugljovodonici – alkani (parafini);  aliciklični ugljovodonici – nafteni sa jednim ili više prstenova u molekulu;  mono i višeciklični aromatski ugljovododnici i  višeciklični naftensko-aromatski ugljovododnici.

Od neugljovodoničnih sastojaka nafte najznačajniji su: jedinjenja sumpora – sadržaj sumpornih jedinjenja (merkaptani, sulfidi, polisulfidi, vodonik disulfid ...) preračunat na elementarni sumpor kreće se u granicama do 6%. Sumporna jedinjenja su otrovi za katalizatore, korozivni su, sagorijevanjem nastaje SO2; jedinjenja azota – sadržaj azotnih jedinjenja (piridin, hinolin, pirol, indin, karbazol...) je do 1%, smanjuju aktivnost katalizatora, sagorijevanjem nastaju oksidi azota; jedinjenja kiseonika – nalaze se u naftnim smolama, kao naftenske i masne kiseline, u obliku fenola; jedinjenja metala – nalaze se u obliku mineralnih soli (hloridi, sulfati) i u obliku sapuna (soli viših masnih i naftenskih kiselina) i asfalteni i naftne smole – nalaze se u obliku koloidnodispergovanih čestica, složene su hemijske strukture u čiji sastav ulaze C, H, O, S, N i matali. Teško su isparljivi i pri destilaciji najviše se koncentrišu u ostacima destilacije.

Istraživanja i eksploatacija nalazišta nafte započeti su u drugoj polovini XIX vijeka, a brži razvoj je uslijedio u dvadesetom vijeku – razvoj automobilske industrije i peterohemije. Dvije najznačajnije teorije o nastanku nafte su da je nafta:  biogenog porijekla – nafta vodi porijeklo od organskog i životinjskog istaloženog materijala, prevashodno morski organizmi i  abiogenog porijekla – nastanak nafte pripisuje se neorganskim karbonatnim stjenama, pri visokim temperaturama i pritiscima na velikim dubinama u prisustvu željeza i nikla. Eksploatacija nafte započinje bušenjem slojeva zemlje ili morskog dna iznad ležišta. Kroz nastalu bušotinu nafta pod dejstvom pritiska spontano izbija na površinu, a kasnije kako se pritisak snižava nafta se crpi pumpama i otprema u rezervoare. Postupak eksploatacija nalazišta nafte i njen transport naftovodima i tankerima mnogo je jeftiniji od eksploatacije i transporta uglja.

Prerada nafte Sirova nafta se prerađuje u rafinerijama. Preradom nafte dobije se veći broj proizvoda:  goriva – rafinerijski gas, motorni benzin, dizel goriva i ulja za loženje;  maziva – maziva ulja i masti i  sirovine za hemijsku industriju. Postupci prerade nafte mogu se svrstati u dvije grupe:  primarni – atmosferska i vakuum destilacija i  sekundarni – katalitički i termički postupci (krekovanje, reformiranje, rafinacija, koksovanje, piroliza i drugi).

Tečna goriva dobijena preradom čvrstih goriva Tečna goriva se mogu dobiti preradom čvrstih goriva: mrkog uglja, kamenog uglja i uljnih škriljaca. Pored tečnih goriva (lako motorno ulje i teški benzin) dobijena preradom mrkog uglja – postupkom suve destilacije (primarna 4505000C, suva 600-8000C i visokotemperaturna 900-13000C) dobiju se i gasoviti proizvodi i čvrsti ostatak (koks). Proizvodi suve destilacije kamenog uglja su: polukoks, primarni ter i gasovi primarne destilacije (mogu se prevesti u tečno gorivo). Ter kamenog uglja prerađuje se u tečna goriva:  destilacijom – dobijaju se laka pogonska ulja, ulje za loženje i smola kao ostatak i  hidriranjem pod visokim prititskom – dobije se gorivo za kotlove i benzin. Preradom gorivih škriljaca ekstrakcijom, krekovanjem dobiju se benzin, ulje za loženje.

destilacijom

i

Tečna goriva dobijena preradom nafte Najkomercijalnija goriva koja se dobiju preradom nafte su: tečni naftni gas (TNG); motorni benzin; gorivo za mlazne motore (kerozin); ulje za loženje (lož ulje) i mazut. Svi navedeni proizvodi se dobijaju iz frakcija nafte dobijenih atmosferskom destilacijom i vakuum destilacijom i njihovom daljom preradom sekundarnim postupcima.

Karakteristike goriva

Gustina (kg/m3) je masa tečnosti po jedinici zapremine, mjerena na definisanoj temperaturi i pritisku. Viskoznost je mjera unutrašnjeg otpora tečnosti prema kretanju i jedan je od ključnih faktora u postavljnju zahtjeva u pogledu temperature pumpatibilnosti, ubrizgavanja, skladištenja i transporta goriva. Kinematska viskoznost (m2/s) je odnos dinamičke viskoznosti i gustine fluida i predstavlja mjeru otpora tečnosti prema tečenju pod dejstvom sopstvene mase. Viskoznost biodizela može biti dosta visoka i iz ovog razloga je vrijednost viskoznosti potrebno držati u okviru prihvatljivih vrijednosti kako bi se izbjegao njen negativan uticaj na rad sistema za ubrizgavanja goriva. Tačka paljenja (0C) definiše se kao najniža temperatura na kojoj dolazi do paljenja para koje se razvijaju iznad goriva njegovim zagrijavanjem pri tačno definisanim uslovima.

Tačka zamućenja (0C) je važna za predviđanje (obezbjeđenje) dobrih karakteristika goriva na niskim temperaturama. Ova vrijednost je definisana lokalnim klimatskim karakteristikama. Granica filtrabilnosti - CFFP (0C) je najniža temperatura na kojoj određena zapremina uzorka goriva prođe kroz standardnu jedinicu za filtraciju, u određenom vremenu, kada se uzorak hladi po tačno definisanim uslovima. Koksni ostatak (%) je ostatak koji ostaje nakon isparavanja i termičke degradacije uzorka po tačno definisanim uslovima. Cetanski broj je pokazatelj kvaliteta sagorijevanja fosilnog dizel goriva. Cetanski broj je mjera kašnjenja paljenja, odnosno vremena između početka ubrizgavanja i početka sagorijevanja goriva. Goriva sa višom vrijednosti cetanskog broja imaju kraće vrijeme odgođenog paljenja, obezbjeđuju više vremena za potpuno sagorijevanje. Cetanski indeks određuje se računski na osnovu destilacionih karakteristika i gustine. Sulfatni pepeo predstavlja ostatak koji ostaje nakon što se uzorak ugljeniše, tretira sumpornom kiselinom i grije do konstantne mase.

Destilacione karakteristike benzinski goriva: - destilacione karakteristike - napon para po Riedu

Sadržaj olova (%) je Sadržaj sumpora (%) je Korozija na bakarnoj traci je Indeks isparljivosti je Sadržaj aromata (%) Sadržaj olefina (%) Cetanski broj je mjera kašnjenja paljenja, odnosno vremena između početka ubrizgavanja i početka sagorijevanja goriva.

Motorni benzin Jedan od najvažnijih proizvoda dobijenih preradom nafte je motorni benzin. Motorni benzin predstavlja smjesu benzinskih frakcija ugljovodonika (proizvod katalitičkog reforminga, krekovanja i alkilacije) i manjih količina aditiva kojima se obezbjeđuje zahtjevani kvalitet. Najvažniji zahtjev koji se postavlja pred motorni benzin je sagorijevanje bez detonacija. Detonacija u benzinskom motoru nastaje kada se gorivo u cilindru motora zapali prije nego se pojavi varnica – samozapaljenje. Posljedice samozapaljenja su povećana potrošnja goriva, pregrijavanje, gubitak snage motora i oštećenje njegovih dijelova (ležajevi i zaptivni elementi). Mjerilo stabilnosti benzina na detonaciju predstavlja oktanski broj. Oktanski broj benzina određuje se upoređivanjem načina njegovog sagorjevanja sa sagorijevanjem smjese n-heptana i izooktana u standardizovanom motoru za ispitivanje u laboratoriji. Oktanski broj se povećava dodatkom antidetonatorskih aditiva. Nekada se kao antidetonator koristilo tetraetilolovo. Iz ekoloških razloga ograničava se ili potpuno ukida upotreba tetraetil olova i tendencija je proizvodnje bezolovnih motornih benzina (BMB).

Goriva za mlazne motore Frakcija nafte sa intervalom ključanja od 180 do 2400C prvobitno se koristila za osvjetljenje – petrolej. Pojava i razvoj električnog osvjetljenja doveli su do znatnog smanjenja potrošnje petroleja, pa se petrolejska frakcija nafte danas najviše koristi kao gorivo za mlazne motore – mlazno gorivo ili kerozin. Petrolejska frakcija nafte se koristi i za dobijanje dizel goriva.

Dizel goriva Goriva za dizel motore sadrže ugljovodonike širokog raspona temperatura ključanja od oko 170 do 3500C, uz dodatak aditiva. Dobijaju se mješanjem frakcija nafte iz atmosferske destilacije (petrolejska i gasna ulja), vakuum destilacije (gasno ulje) i nekih frakcija iz sekundarnih postupaka prerade nafte. Slično oktanskom broju kod motornog benzina, dizel goriva se karakterišu cetanskim brojem, kao mjerilom samozapaljenja goriva. Za razliku od od motornog benzina, izražena sposobnost samozapaljenja, odnosno visok cetanski broj karakteristika je kvalitetnog dizel goriva.

Ulja za loženje Ulja za loženje dobijaju se mješanjem raznih ostataka destilacije nafte i tečnih frakcija ugljovodonika kojima su prethodno odstranjena sumporna jedinjenja. Kao komponente za mješanje mogu se koristiti ostaci atmosferske destilacije i vakuum destilacije nafte, gasna ulja iz atmosferske i vakuum destilacije i teško ulje koje se dobija pri katalitičkom krekovanju.

Lož ulje ekstra lako (LUEL)

Lož ulje srednje (LUS)

Lož ulje teško (LUT)

Gasovita goriva

Gasovita goriva Gasovita goriva se koriste za proizvodnju toplote u industriji i domaćinstvima, za pogon gasnih motora i turbina, za preradu u tečna goriva i u različitim procesima u industriji. Prednosti gasovitih goriva u odnosu na čvrsta i tečna goriva su:  potpunije sagorjevanje;  manji balast;  sagorjevaju sa manjim koef. viška vazduha;  lako se miješaju sa vazduhom;  sagorjevanje se lakše reguliše;  proizvodi sagorjevanja su čistiji i  lako se transportuju. Prema porjeklu gasovita goriva se dijele na:  prirodna (zemni, jamski, barski i truli gas) i  prerađena (rafinerijska – sporedni proizvod prerade nafte, destilaciona – proizvodi termičke razgradnje čvrstih i tečnih goriva, generatorski gas – proizvod gasifikacije čvrstih goriva).

Prirodna gasovita goriva Zemni gas je po sastavu smjesa ugljovodonika (metana i njegovih homologa) sa primjesama vodonika, kiseonika, ugljen – dioksida – monoksida i azota, se javlja kao pratioc nafte na naftonosnim poljima. Gdje se nalazi kao slobodan iznad nafte – slobodan gas ili kao vezan odnosno rastvoren u nafti, u zavisnosti od pritiska koji vlada u naftonosnom polju. Prema vrsti ugljovodonika koji čine osnovu zemnog gasa razlikuje se:  suvi (siromašni) zemni gas – osnova metan i etan sa malo propana, butana i ostalih sastojaka i  vlažni (bogati) zemni gas – pored metana i etana sadrži veću količinu propana i butana. Jamski gas nastaje dekompozicijom jednog dijela materije uglja na određenim dubinama. Po sastavu je uglavnom metan, opasan je zbog sklonosti ka eksploziji i ne koristi se kao gorivo.

Prerađena gasovita goriva Prerađena gasovita goriva dijele se u tri osnovne grupe:  goriva dobijena preradom nafte ili njenih proizvoda;  goriva dobijena preradom gasovitih prirodnih goriva i  goriva dobijena iz čvrstih goriva. Tečni (kondenzovani) gasovi – gasovita goriva, na sobnoj temperaturi i relativno niskim pritiscima mogu se prevesti u tečno stanje. Sastoje se iz ugljovodonika sa tri ili četiri C atoma. Koriste se za pogon motora sa unutrašnjim sagorjevanjem i u hemijskoj industriji. Rafinerijski gasovi – nastaju u toku prerade nafte i njenih derivata. Sastoje se iz nižih zasićenih i nezasićenih ugljovodonika. Koriste se za zagrijavanje industrijskih peći. Destilacioni gasovi – nastaju u procesima suve destilacije drvne mase, ugljeva i uljnih škriljaca. Sastojci koji ulaze u njihov sastav su vodonik, metan i drugi ugljovodonici, ugljenmonoksid i njegove primjese.

Generatorski gas Generatorski gas je proizvod gasifikacije čvrstih prirodnih ili vještačkih goriva u gasnim generatorima uduvavanjem vazduha ili vodene pare ili mješavine vazduha i vodene pare kroz užareno čvrsto gorivo. U zavisnosti od postupka (korištenog fluida) dobije se gorivo odgovarajuće toplotne moći i odgovarajućeg sastava, pa se tako dobiju:  vazdušni  vodeni i  mješani gas. Prednosti generatorskog gasa u odnosu na čvrsta goriva:  smanjenje aerozagađenja – smanjuje se sadržaj sumpora u odnosu na čvrsto gorivo iz kog se dobija;  potpuna automatizacija procesa sagorjevanja;  manji sadržaj pepela;  manji sadržaj oksida azota u izduvnim gasovima i  veća rentabilnost.

Vazdušni generatorski gas Osnovni sastojak vazdušnog generatorskog gasa je ugljen monoksid, s obzirom da se proizvodi produvavanjem vazduha kroz užareno čvrsto gorivo:

Karakteristike vazdušnog generatorskog gasa:  toplotna moć: 3,7-4,7 MJ/m3  sastav: CO, H2, CH4, drugi ugljovodonici, CO2 i N2  primjena: industrijske peći i SUS motori.

Vodeni-sintezni generatorski gas Osnovni sastojci vodenog-sinteznog generatorskog gasa su vodonik i ugljen-monoksid, proizvodi se uvođenjem vodene pare kroz užareno čvrsto gorivo:

Karakteristike vodenog generatorskog gasa:  toplotna moć: 10,88 MJ/m3  sastav: CO, H2, primjese: CO2, CH4, N2, O2 i H2S.  primjena: dobijanje tečnih goriva i maziva.

Mješani generatorski gas Mješani generatorski gas proizvodi se istovremenim uvođenjem vazduha i vodene pare kroz užareno čvrsto gorivo, tako da se istovremeno stvara vazdušni i vodeni generatorski gas. Karakteristike vazdušnog generatorskog gasa:  toplotna moć: do 18,6 MJ/m3  primjena: dobijanje gasova veće toplotne moći, grijanje i pogon SUS motora.

Tečni naftni gas Gasoviti proizvodi primarne prerade nafte iz frakcije koja se odvodi sa vrha atmosferske kolone dobiju se loživi gas i tečni naftni gas (TNG). Loživi gas se sastoji od CH4, C2H6 i H2S i služi kao gorivo u samoj rafineriji. TNG je najlakši komercijalni derivat nafte, sastoji se od smjese propana i butana prevedenih u tečno stanje. Koristi se kao gorivo u domaćinstvima, industriji i za pogon motora sa unutrašnjim sagorijevanjem. Gasoviti ugljovodonici nastaju kao sporedni proizvodi u nekim sekundarnim procesima prerade nafte.

Zemni gas Nafta se u svojim ležištima u Zemljinoj kori nalazi pod visokim pritiskom, zbog čega se u njoj nalaze i znatne količine rastvorenih gasovitih ugljovodonika. Pri izbijanju nafte na površinu, veći dio ovih ugljovodonika se oslobađa i na ovaj način se izdvaja zemni (prirodni) gas. Pored ovoga zemni gas se javlja i u posebnim ležištima gdje nema nafte. Zemni gas je smjesa nižih alkana od kojih najveći dio sadrži molekule sa 1 do 4 C-atoma, pri čemu je najzastupljeniji metan (60-90%). Pored ugljovodonika zemni gas može sadržavati i određene količine CO2, N2, H2S itd. Zemni gas se najvećim dijelom koristi kao gorivo, pored ovoga on istovremeno predstavlja važnu sirovinu za hemijsku industriju – proizvodnja amonijaka, metanola, drugih ugljovodonika.

EVROPSKI STANDARDI ZA GORIVA ZA MOTORE SA UNUTRAŠNJIM SAGORIJEVANJEM

Mazive materije

Mazive materije Površine mašinskih dijelova, koje se dodiruju pri kretanju nisu idealno ravne već sadrže manje ili više neravnina. Ovom kretanju suprostavlja se otpor koji je uzrok trenja između dodirnih površina. Posljedice trenja su: utrošak energije na savlađivanje otpora usljed trenja, zagrijavanje i habanje dodirnih površina. Štetne posljedice mogu se svesti na najmanju moguću mjeru smanjenjem hrapavosti dodirnih površina i otklanjanjem dodir istaknutih dijelova slojem neke pogodne materije podmazivanjem. Materije koje u određenim radnim uslovima mogu stvoriti i zadržati sloj pogonih osobina između dodirnih površina nazivaju se mazivom, a sam postupak koji omogućava nastajanje takvog sloja podmazivanjem. Pored osnovne uloge, smanjenja trenja i njegovih posljedica mazivo ima i niz drugih uloga kao što su: odvođenje toplote tj. hlađenje pojedinih dijelova mašina, zaptivanje određenih elemenata, amortizacija udara, zaštita metalnih dijelova od korozije, itd.

Klasifikacija maziva Najjednostavniju i grubu klasifikaciju maziva predstavlja podjela prema agregatnom stanju: gasovita maziva (vazduh, neutralni gasovi); tečna maziva (maziva ulja); polučvrsta maziva (mazive masti) i čvrsa maziva (grafit, molibdendisulfid). Maziva ulja se mogu podijeliti i na: prirodna (biljna i životinjska ulja i masti) – problem primjene su tehnološki nedostaci (termička i oksidaciona stabilnost), biološki su razgradljiva mineralna – najčešće korištena, porijeklo iz nafte i sintetička – izuzetno dobre karakteristike, visoka cijena.

Klasifikacija maziva prema primjeni Prema načinu i mjestu primjene maziva se mogu podijeliti na:  motorna ulja – od motornih ulja se zahtijeva da izvrše podmazivanje mašinskih elemenata, hlađenje sklopova i ležajeva, zaptivanje zazora između klipne grupe i cilindra radi održavanja kompresije, zaštitu od korozije i održavanje čistoće unutrašnjih dijelova moroa. Nivoe kvaliteta ulja i intervale zamjene propisuju proizvođači motora i vozila.  ulja za automatske mjenjače – se upotrebljavaju za podmazivanje automatskih prenosnika, servo upravljača i pretvarača obrtnog momenta.  ulja za zupčaste prenosnike vozila – zadatak ulja za zupčaste prenosnike vozila je podmazivanje i obezbjeđenje sigurnosti u radu (smanjenjem trenja i habanja, hlađenjem, odvođenjem čestica metala i nečistoća iz kontaktnih zona i zaštitom od korozije) sklopa mjenjačdiferencijal, čiji je zadatak prenos snage u vozilu.  tečnosti za sisteme kočnica – služe kao medijum za prenos sile kočenja u kočionom sistemu.  tečnosti za rashladne sisteme – tečnosti za rashladne sisteme služe kao sredstvo za zaštitu od smrzavanja, zaštite od korozije, sprežavanje kavitacije i pjenjenja.  ostali proizvodi za motrna vozila – u grupu ostalih proizvoda za motorna vozila mogu se svrstati: aditivi za sniženjetačke mržnjenja goriva, sredstva za vjetrobranska stakla, sredstva za razblaživanje rashladnih tečnosti, sredstva za zaštitu kokpita i guma.

 hidraulična ulja – osnovna funkcija hidrauličnih ulja je prenos snage u hidrauličnim sistemima, pored ovoga hidraulično ulje mora da: obezbjedi adekvatno podmazivanje, obezbjedi odgovarajuće zaptivanje, da štiti sistem od rđanja i korozije, da dobro odvodi toplotu, da posjeduje dobre viskozno-temperaturne karakteristike, da je kompatibilno sa zaptivnim materijalima, da posjeduje dobru oksidacionu i termižku stabilnost.  reduktorska ulja – zadatak reduktorskih ulja je podmazivanje ležajeva i zupčanika u reduktorskom sklopu, smanjenje trenja i habanja, zaštita od korozije, hlađenje, zaptivanje i zaštita od visokih pritisaka;  cirkulaciona ulja – služe za podmazivanje u cirkulaciji, uljnom kupkom ili uljnom maglom, kliznih i valjkastih ležajeva, različitih zupčastih prenosnika, vretena i pripadajućih prenosnika;  ulja za klizne staze – najvažnija funkcija ovih ulja je da pri malim brzinama i visokim opterećenjima ranomjerno kretanje kliznih elemenata, kao što su klizne staze, linijske i kružne vođice klizača;  ulja za lance – prvenstveno se misli na ulja za podmazivanje lanaca motornih pila, koja se odlikuju dobrim antihabajućim i antikorozivnim;  kompresorska ulja – zahtijevi i uloga koje se postavljaju pred kompresorska ulja zavise od vrste kompresora i medija koji se komprimuje.

 elektroizolaciona ulja – osnovne funkcije elektroizolacionih ulja su: izolacija električnih provodnika, odvođenje toplote, gašenje elektrižnog luka varnica koje se javljaju u prekidačima i transformatorima;  sredstva za obradu metala – osnovna uloga sredstava za obradu metala je hlađenje, podmazivanje, ispiranje strugotina i zaštita od korozije;  mazive masti i specijalna maziva za industriju – masti su polutečna ili polučvrsta maziva koja se koriste za podmazivanje dijelova mehaničkog sistema gaje ulja, kao tečna maziva, iz tehničkih ili ekonomskih razloga, ne zadovoljavaju;  industrijski odmašćivači – Industrijski odmašćivači su sredstva za odmašćivanje na hladno dijelova kao što su spoljne površine motora, ležajeva, vretena, lanaca, dovoda maziva i dr. koje su zaprljane masnoćama mineralnog i organskog porijekla.

Fizičko-hemijske karakteristike maziva Najznačajnije fizičko-hemijske karakteristike maziva su:  gustina (kg/m3) – se definiše kao masa jedinične zapremine i karakteristična je vrijednost za pojedine grupe ulja i masti. Gustina se mijenja sa temperaturom, pa se za ulja daju vrijednosti na 200C a za čvrste masti na 50 ili 600C ;  viskoznost (kinematska m2/s, dinamička Pas) – je mjera unutrašnjeg trenja molekula koje potiče od intermolekularnih privlačnih sila između molekula.  indeks viskoznosti (kinematska m2/s, dinamička Pas) – predstavlja mjerilo zavisnosti promjene viskoznosi od promjene temperature. Sa stanovišta podmazivanja povoljnije je da ova promjena bud što manja;  konzistencija – mazivih masti ima isti značaj kao i viskoznost kod ulja i označava veličinu unutrašnjeg trenja masti odnosno tvrdoću masti. Pod uticajem visokih pritisaka na ležišta meka mast će se istisnuti i potrošnja masti će porasti, dok suviše tvrda mast će teško da dopre do ležišta. Konzistencija masti određuje se penatrometrima;  tačka kapanja (0C) – predstavlja temperaturu pri kojoj neka mast počinje da se topi odnosno prelazi iz čvrstog u tečno agregatno stanje. Ova karakteristika daje podatak o gornjoj/maksimalnoj temperaturi na kojoj se mast može koristiti;

 tačka stinjavanja (0C) – predstavlja temperaturu na kojoj se ulje hlađenjem toliko zgusne da praktično postaje nepokretno;  tačka paljenja (0C) – definiše se kao najniža temperatura pri kojoj dolazi do paljenja para koje se razvijaju iznad uzorka njegovim zagrijavanjem pri tačno definisanim uslovima;  neutralizacioni broj (mg KOH/g) – definiše se kao broj miligrama KOH koji je potreban za neutralizaciju svih kiselih sastojaka u 1 g uzorka;  oksidaciona stabilnost – predstavlja mjeru maziva da se suprostavlja oksidacionom dejstvu kiseonika na povišenim temperaturama, pri čemu dolazi do pogoršanja početnih karakteristika maziva;  korozione karakteristike – zavise od kvaliteta maziva i od prisustva agresivnih supstanci (organske i neorganske kiseline, voda), koje se mogu obrazovati u ulju ili dospjeti u njega u toku eksploatacije.

Poboljšanje karakteristika maziva Aditivi su materije koje se dodaju mazivima u cilju poboljšanja ili dodavanja nekih novih osobina mazivu. S obzirom na mehanizme djelovanja aditivi se mogu podijeliti u tri osnovne grupe:  poboljšivači fizičkih karakteristika maziva: depresanti tačke tečenja, impruveri indeksa viskoziteta, aditivi emulgatori, aditivi deemulgatori, aditivi protiv pjenjenja i aditivi za poboljšanje otpornosti na opterećenje;  poboljšivači hemijskih karakteristika maziva: antioksidansi i  aditivi koji štite mašinske elemente od štetnih materija nastalih u ulju: aditivi protiv hrđe i korozije, disperzanti, deterdženti, deaktivatori metala.

PODJELA I SPECIFIKACIJE MOTORNIH ULJA VISKOZITETNE GRADACIJE SAE DIN ISO

KVALITETNI NIVO ACEA API OEM

VISKOZITETNA GRADACIJA -SAE-

XX-ukazuje na viskoznost na niskim temperaturama (mjeri se na različitim temperaturama)

yy-ukazuje na viskoznost na visokim temperaturama (mjeri se na 100̊C i 150̊C)

Viskozna gradacija

Niskotemperaturna viskoznost na CCS-u (mPas)max.

Niskotemperaturna viskoznost na MRV-u (mPas)max.

Kinematska viskoznost (mm2/s) na 1000C min.

Kinematska viskoznost (mm2/s) na 1000C max.

Dinamička viskoznost pri velikoj brzini smicanja (mPas) na 1500C min.

0W

6200 na - 350C

60000 na -400C

3,8

-

-

5W

6600 na - 300C

60000 na -350C

3,8

-

-

10W

7000 na - 250C

60000 na -300C

4,1

-

-

15W

7000 na - 200C

60000 na -250C

5,6

-

-

20W

9500 na - 150C

60000 na -200C

5,6

-

-

25W

13000 na - 100C

60000 na -150C

9,3

-

-

20

-

-

5,6

9,3

2,6

30

-

-

9,3

12,5

2,9

40

-

-

12,5

16,3

40

-

-

12,5

16,3

3,7 (15w-40,20w-40, 25w-40, 40

50

-

-

16,3

21,9

3,7

60

-

-

21,9

26,1

3,7

SAE

2,9 (0w-40,5w-40, 10w-40 gradacije)

gradacije)

VISKOZITETNA GRADACIJA -SAE-

Što je niža viskoznost na niskim temperatura, ulje je tečljivije

Što je viša viskoznost na visokim temperatura, ulje je viskoznije

INTERVALI PRIMJENE U ZAVISNOSTI OD VISKOZNE GRADACIJE

KVALITETNI NIVO -ACEA SPECIFIKACIJE-

A/B

A1/B1

A3/B3

A3/B4

A5/B5

Ulja za putnička vozila

Klasična ulja

C

C1

C2

C3

C4

Ulja za putnička vozila

Low SAPS ulja

E Ulja za komercijalna vozila

E4 Klasična ulja

E7

E6

E9

Low SAPS ulja

KVALITETNI NIVO -API SPECIFIKACIJES Ulja za benzinske motore

C Ulja za dizel motore

Od čega zavisi izbor pravog ulja? Dizajn motora Zahtjevi proizvođača motora Zakonski propisi o emisiji štetnih materija Sistemi za obradu izduvnih gasova Kvalitet goriva Starost motora; način rada motora

70ih i 80ih godina - jedini zahtjev – interval zamjene ulja 1972

1980

1989

API SE

API SF

API SG

Tri specifikacije za 17 godina

Od 90ih godina - tri zahtjeva – emisije štetnih materija ušteda goriva intervali zamjene ulja 1997

2001

2004

API SJ

API SL

API SM

Tri specifikacije za 7 godina

Ograničenje emisije izduvnih gasova Ušteda goriva Produženje intervala zamjene ulja

Emisije štetnih materija Idealno sagorijevanje: ugljen dioksid i voda Štetne materije: Oksidi sumpora Ugljen monoksid Ugljovodonici Oksidi azota Čvrste čestice Kontrola emisije štetnih supstanci EURO standardi

Intervali zamjene

Turbo-punjači Direktno ubrizgavanje

Smanjenje veličine motora

Trajniji motori i materijali izrade

Kvalitetnija bazna ulja

Upotreba alternativnih goriva Upotreba nekih sistema za obradu izduvnih gasova

Faktori koji utiču na smanjenje intervala zamjene

Napredne tehnologije aditiva

Faktori koji utiču na povećanje intervala zamjene

Ušteda goriva

Zakoni o kontroli emisije CO₂ Takse za vozila koja proizvode više CO₂ Cijene goriva

Ušteda goriva se ostvaruje smanjenjem viskoznosti ulja – tzv. Low HTHS ulja

Potrebni drugačiji sistemi aditiva da bi se ostvarilo dobro podmazivanje sa formulacijama niže viskoznosti Potrebna kvalitetnija bazna ulja (visoki indeksi viskoznosti, niža isparljivost, dobra oksidaciona svojstva) – hidrokrekovana bazna ulja i PAO

• Smanjenje emisije CO₂ (Kjoto protokol) • Smanjenje potrošnje goriva • Smanjenje troškova održavanja • Ulja nižih viskozitetnih gradacija • Efikasniji modifikatori trenja

EURO II

Novi dizajn klipova

EURO III

Turbopunjači

EURO IV

EGR

EURO V

SCR

DPF

Znatno više tempertaure Veća količina čađi Nekompatibilnost sa i pritisci Veći sadržaj kiselina različitim materijalima

Poboljšana oksidaciona stabilnost

Poboljšana kontrola čađi TBN

Smanjen sadržaj: -sumpora -fosfora -sulfatnog pepela

Recirkulacija izduvnih gasova (EGR) Direktno vraćanje izduvnih gasova u motor i miješanje sa svježim vazduhom Smanjuje se količina kiseonika u usisanom vazduhu Izduvni gasovi apsorbuju više energije u procesu sagorijevanja Nastaje manje oksida azota zbog: •Nižeg sadržaja kiseonika koji može reagovati sa azotom •Niža temperatura u cilindru

Manje NOx u izduvnim gasovima

Izdvajanje čađi iz izduvnih gasova dizel motora

Aktivna regeneracija: -uklanjanje čađi uz ubrizgavanje dodatnih količina goriva

Pasivna regeneracija: -350-500°C -pretvaranje čađi sa filtera u CO₂ uz prisustvo katalizatora

Katalitički sistem za redukciju azotnih oksida

AdBlue

Selektivna katalitička redukcija (SCR)

ŠTA JE ADBLUE? AdBlue je reagens za redukciju oksida azota (NOx) u elementarni azot 32,5% rastvor uree, najvišeg kvaliteta i čistoće Kvalitet i čistoća AdBlue-a su definisani standardima DIN 70070 i ISO 22241

AdBlue nije aditiv za gorivo!!!

 Viši sadržaj čađi  Veća količina kiselih produkata

 Povišene temperature ulja  Manje količine ulja

Ugušćenje (porast viskoznosti ulja) Habanje izazvano prisustvom cađi Lošija pumpabilnost ulja

Vodi pojavi korozije i skraćuje uljni vijek

Ubrzana oksidacija i polimerizacija

Veće termičko i mehaničko opterećenje

Sistemi za naknadnu obradu izduvnih gasova

Benzinski motori – TWC + GPF

Dizel motori – EGR + DPF + NOx apsorber + SCR

DPF filter (Diesel Particulate Filter) Iz struje izduvnih gasova filtrira čvrste čestice koje nastaju u motoru. Čvrste čestice se talože na filteru i poslije određenog vremena dolazi do pada pritiska i do smanjenog protoka izduvnih gasova. Da bi se izbjeglo začepljenje filtera, čvrste čestice se povremeno uklanjaju spaljivanjem ili upotrebom katalizatora. Klasična motorna ulja sadrže aditive koji doprinose nastajanju čvrstih čestica koje se ne mogu ukloniti spaljivanjem. Ove čvrste čestice dovode do začepljenja filtera i time mogu da prouzrokuju smanjenu efikasnost ili kvar u radu motora. TWC (Three Way Catalyst) - sistem katalizatora osjetljiv na prisustvo fosfora NOx apsorber – osjetljiv na prisustvo sumpora

Potrebna ulja kompatibilna sa sistemima za naknadnu obradu izduvnih gasova Ulja sa smanjenim sadržajem štetnih jedinjenja tzv. Low SAPS ulja SAPS – sumpor, fosfor, sulfatni pepeo – jedinjenja koja se nalaze u detergentnim aditivima i ZDDP

.

• Sulfatnog pepela

.

• Sumpora

.

• Fosfora

Blokiranje filtera dizel čestica

smanjen protok izduvnih gasova

Uticaj na formulaciju ulja Smanjenje sadržaja metalo-organskih deterdženata Smanjene količine cink-dialkil-ditio-fosfata

Deaktivacija katalizatora i NOx adsorbera Uticaj na formulaciju ulja Izbacivanje mineralnih baznih ulja grupe I Korišćenje hidrokrekovanih baznih ulja grupe III Smanjenje količine cink-dialkil-ditio-fosfata (ZnDDP) Smanjenje količine antihabajućih i deterdžentnih aditiva

Deaktivacija katalizatora Uticaj na formulaciju ulja Smanjenje količine cink-dialkil-ditio-fosfata (ZnDDP) Smanjene količine aditiva na bazi fosfora

OEM SPECIFIKACIJE -VOLKSWAGENSPECIFIKACIJA

ZAHTJEVI SPECIFIKACIJA

VW 500 00; VW 501 01

Zastarjele

VW 502 00

Ulje za benzinske motore, bez produženog intervala zamjene

VW 503 00

Ulje za benzinske motore sa produženim intervalom zamjene

VW 505 00

Ulje za dizel motre, bez produženog intervala zamjene

VW 506 00

Ulje za dizel motre sa produženim intervalom zamjene

VW 505 01

Ulje za dizel motre sa pumpa-brizgaljka sistemom za ubrizgavanje goriva

VW 506 01

Ulje za dizel motre sa pumpa brizgaljka sistemom, sa produženim intervalom zamjene

VW 504 00, VW 507 00

Low SAPS ulja za benzinske i dizel motore, sa produženim intervalom zamjene

OEM SPECIFIKACIJE -MERCEDES-BENZSPECIFIKACIJA

ZAHTJEVI SPECIFIKACIJA

MB 229.1

Ulje za benzinske i dizel motore bez produženog intervala zamjene

MB 229.3

Ulje za benzinske i dizel motore s uštedom goriva i bez produženog intervala zamjene

MB 229.5

Ulje za benzinske i dizel motore s uštedom goriva i produženim intervala zamjene

MB 229.31

Low SAPS ulje za benzinske i dizel motore s uštedom goriva, bez produženog intervala zamjene,

MB 229.51

Low SAPS ulje za benzinske i dizel motore s uštedom goriva i produženim intervala zamjene

MB 226.51

Low Saps ulje za benzinske i dizel RENAULT motore ugrađene u MB vozila

OEM SPECIFIKACIJE -BMWSPECIFIKACIJA

ZAHTJEVI

BMW Longlife-98

Ulje za benzinske i dizel motre ( modeli od 1998 godine) sa produženim intervalom zamjene

BMW Longlife-01 FE

Niskoviskoziteno ulje za benzinske i dizel motore, obezbjeđuju uštedu goriva i produžen interval zamjene

BMW Longlife-01

Ulje za benzinske i dizel motore, s produženim intervalom zamjene

BMW Longlife-04

Low SAPS ulje za benzinske i dizel motore, s produženim intervalom zamjene

OEM SPECIFIKACIJE -OPELSPECIFIKACIJE GM-LL-A-025 GM-LL-B-025

Ulje za benzinske ( i neke dizelove) motore sa uštedom goriva i produženim intervalom zamjene Ulje za dizel motore, sa uštedom goriva i produženim intervalom zamjene

Dexos 1

Napredna GM specifikacija za benzinske i dizel motore. Low SAPS ulje

Dexos 2

Napredna GM specifikacija za benzinske i dizel motore. Low SAPS ulje

OEM SPECIFIKACIJE -PSASPECIFIKACIJE PSA B71 2295

Ulje za benzinske i dizel motore (modele proizvedene prije 1998) ACEA A2/B2

PSA B71 2294

Ulje za benzinske i dizel motore . ACEA A3/B4

PSA B71 2296

Ulje za benzinske i dizel motore. ACEA A3/B4; A5/B5

PSA B71 2290

Low SAPS ulje za benzinske i dizel motore

OEM SPECIFIKACIJE -RENAULTSPECIFIKACIJE RN 0700

Ulje za benzinske motore

RN 0710

Ulje za dizel motore bez DPF-a

RN 0720

Low SAPS ulje za benzinske i dizel motore

OEM SPECIFIKACIJE -MERCEDES-BENZSPECIFIKACIJA

ZAHTJEVI SPECIFIKACIJA

MB 228.0/1

Ulje za dizel motore, sa standardnim intervaom zamjene

MB 228.2/3

Ulje za dizel motre (SHPD) sa produženim intervalom zamjene ulja

MB 228.5

Ulje za dizel motore (UHPD) sa extra produženim intervalom zamjene

MB 228.31

Low SAPS ulje za dizel motore sa produženim intervalom zamjene (SHPD)

MB 228.51

Low SAPS ulje za dizel motore sa extra produženim intervalom zamjene

OEM SPECIFIKACIJE -MANSPECIFIKACIJA

ZAHTJEVI SPECIFIKACIJA

MAN 270/271

Ulje za dizel motore sa standardnim intervalom zamjene

MAN M 3275

Ulje za dizel motore sa produženim intervalom zamjene (SHPD)

MAN M 3277

Ulje za dizel motre sa extra produženim intervalom zamjen (UHPD)

MAN M 3575

Low SAPS ulje za dizel motore sa produženim intervalom zamjene (SHPD)

MAN M 3477

Low SAPS ulje za dizel motore sa extra produženim intervalom zamjene (UHPD)

MAN M 3677

Low SAPS ulje za dizel motore sa produženim intervalom zamjene. Gradacija SAE 5W-30. Ušteda goriva

MAN M 3271-1 MAN M 3271-2

Low SAPS ulje za motore pokretane gasom (prirodni gas, propan/butan) Low SAPS ulje za stacionarne gasne motore (prirodni gas)

OEM SPECIFIKACIJE -VOLVOSPECIFIKACIJA

ZAHTJEVI SPECIFIKACIJA

Volvo VDS

Ulja za dizel motore sa standardnim intervalom zamjene

Volvo VDS-2

Ulje za dizel motore sa produženim intervalom zamjene

Volvo VDS-3

Ulja za dizel motore sa produženim intervalom zamjene (SHPD)

Volvo VDS-4

Low SAPS ulje za dizel motore sa extra produženim intervalom zamjene

OEM SPECIFIKACIJE -SCANIASPECIFIKACIJA

ZAHTJEVI SPECIFIKACIJA

Scania LDF

Ulje za dizel motore sa standardnim inte3rvalom zamjene

Scania LDF-2

Ulje za dizel motore sa extra produženim intervalom zamjene (UHPD)

Scania LDF-3

Low SAPS ulja za dizel motore sa extra produženim intervalom zamjene (UHPD)

OEM SPECIFIKACIJE -RENAULTSPECIFIKACIJA

ZAHTJEVI SPECIFIKACIJA

Renault RD

Ulje za dizel motore sa produženim intervalom zamjene

Renault RLD

Ulje za dizel motore sa izuzetno produženim intervalom zamjene (SHPD)

Renault RXD

Ulja za dizel motore sa extra produženim intervalom zamjene (UHPD)

Renault RXD-2

Low SAPS ulje za dizel motore, sa extra produženim intervalom zamjene (UHPD)

OEM SPECIFIKACIJE -CUMMINSSPECIFIKACIJA

ZAHTJEVI SPECIFIKACIJA

Cummins CES 20072

Ulje za dizel motore sa standardnim intervalom zamjene (ACEA E3)

Cummins CES 20075

Ulje za dizel motore sa standardnim intervalom zamjene (API CF-4)

Cummins CES 20076

Ulje za dizel motore sa produženim intervalom zamjene (API CH-4)

Cummins CES 20077

Ulje za dizel motore sa produženim intervalom zamjene (ACEA E5)

Cummins CES 20078

Ulje za dizel motore sa produženim intervalom zamjene (API CI-4)

Cummins CES 20081

Low SAPS ulje sa produženim intervalom zamjene

Ulja za mjenjače i diferencijale Ulja za automatsku transmisiju

Zahtjevi za ulja za mjenjače i diferencijale Antihabajuća svojstva Oksidaciona stabilnost Dobra viskozno-temperaturna svojstva Dobra niskotemperaturna svojstva Niska sklonost pjenjenju Antikoroziona svojstva Kompatibilnost sa materijalima sistema prenosa Zahtjev za dužim radnim vijekom ulja (čak cijeli radni vijek) Zahtjev za uštedom goriva Vrlo dobra smična stabilnost Otpornost na visokotemperaturnu koroziju i oksidaciju EP zahtjevi (FZG)

SAE klasifikacija

Sa oznakom W: Monogradna: Multigradna:

Niske temperature SAE 90, SAE 80W SAE 75W-90

Ušteda goriva: Niži viskozitet Podmazivanje: Viši viskozitet Optimalan balans: SAE110, SAE 190

API klasifikacija API kvalitetni nivo

EP aditivi

GL-1

-

GL-2

-

GL-3

Srednje efikasnosti

GL-4

Visoke efikasnosti

GL-5

Visoke efikasnosti u većem sadržaju

MIL-L-2105 specifikacija MIL-L-2105B/C: MIL-L-2105D: MIL-L-2105E:

Strožiji zahtjevi Uvedene tri nove gradacije Kombinacija MIL-L-2105D i API GL-5

SAE J 2360 – zamjeniće MIL-L specifikacije; namjera američkih proizvođača – uvođenje „svjetskog“ kvaliteta ulja

Evropski proizvođači Proizvođač

Mjenjači

Diferencijali

TDL

Napomene

MAN

341

342

3343

ZF; Eaton (norme 341-E2/341-Z3)

MB

235.1/4/10... 235.0/7/8...

-

Prema mjestima primjene

Volvo

97305/97307 97310/97312 -

ZF

Lista sa definisanim mjestima primjene/21 grupa Sastav baznog ulja/90 klasa TE-ML 02: za manuelnu i automatsku transmisiju TE-ML 02D: polusintetsko ulje za mjenjače

TDL:

Sintetička ulja/Period zamjene

Total Driveline – jedno višenamjensko ulje za cijeli sistem podmazivanja

Zahtjevi za radnim svojstvima ulja za automatske mjenjače Niskotemperaturna svojstva

Smična stabilnost

Oksidaciona stabilnost

Ušteda goriva

Zahtjevi za zadovoljavanjem svih ovih svojstava postaju sve rigorozniji! Sve oštriji zahtjevi za boljim niskotemperaturnim svojstvima, a sa druge strane, zahtijevi za smično stabilnijim fluidima, dovode do toga da se u formulacijama ATF fluida sve više koriste kvalitetnija bazna ulja, Grupe II i III, kao i sintetička bazna ulja. Povećani zahtjevi za oksidaciono stabilinjim uljima diktiraju primjenu kvalitetnijih baznih ulja!!! Zahtjevi za uštedom goriva su diktirani zakonskim regulativama o ispuštanju CO₂. Nove konstrukcije transmisije, fluid treba da ima malu viskoznost i male gubitke pri pumpanju »» Potrebni su fluidi nižeg viskoziteta, tj. kvalitetnija bazna ulja!!!

ASTM polutečna ili čvrsta maziva koja se sastoje od dispergovanog ugušćivača u baznom ulju, uz dodatak aditiva za poboljšanje pojedinih karakteristika ‘’Uljna supstanca koja ne teče’’

Ugušćivač Višenamjenske Sapunske (Li, Na, Ca, Al)

Nesapunske (gel, bentonit)

Oblast primjene

Specijalne

Ležajevi

Bazno ulje

Mineralno Sintetsko

Temperatura

Automobilska

Željeznička

Grana industrije

Nisko temperaturne Normalni uslovi

Valjaonice, itd

Visoko temperaturne

Klizni ležajevi

Vrsti mašinskih elemenata

Zupčanici

Kotrljajući ležajevi

Sposobnost podnošenja opterećenja Sa poboljšanim EP svojstvima

Standardne

U sastav mazivih masti ulaze sledeće komponente:

Bazno ulje

Ugušćiv ač

Aditivi

Maziva mast

Osnovne komponente mazivih masti Učešće 75-95 % Mineralna bazna Sintetska bazna ulja Biorazgradiva ulja

0-10 % Inhibitori oksidacije Aditivi za prevenciju od korozije i rđe Deaktivatori metala Dodaci protiv habanja Dodaci za bolje podnošenje visokih pritisaka Dodaci za prionljivost Čvrsti modifikatori trenja (molibden-disulfid, grafit)

5-19 % Sapunski i nesapunski ugušćivači Sapunski: jednostavni (Li, Na, Ca) i kompleksni (Li kompleksni, Ca kompleksni, Al kompleksni) Nesapunski: organski (poliurea) i neorganski (bentonit, silikatni gel)

Smanjenje trenja Produži interval pdmazivanja Zaptivanje Zaštita od korozije i rđe Inhibiranje oksidacije Suspendovanje čvrstih aditiva Zaštita elastomernih zaptivki Smanjenje buke i vibracija

Ako se zahtijeva stalno prisustvo maziva na mjestu podmazivanja Ako se pored podmazivanja zahtijeva i odgovarajuće zaptivanje i sprečavanje prodora nečistoća iz okoline Kod velikih specifičnih opterećenja i malih brojeva obrtaja (mašine sa čestim zastojima) Kod povišene temperature, iznad 90°C Na mjestima gdje se zbog konstrukcijskog rješenja ne može koristiti tečno mazivo

Konzistencija

Poliurea/Bentonitne

Prividna viskoznost

Li/Al/Ca kompl. Na kompleksne Litijumove Natrijumove Aluminijumove/k alcijumove

Temperatura kapanja

Oksidaciona stabilnost

Otpornost na vodu Izdvajanje ulja Sposobnost podmazivanja

Mehanička stabilnost Zaštita od korozije

Bolje performance stanikreni Problemi sa zaptivanjem Kontaminacija Podmazivanje u toku rada

Lošije hlađenje/prenos toplote Ograničenja u pogledu brzine ležaja

Lošija stabilnost pri skladištenju Kompatibilnost Lošija otpornost prema oksidaciji Kontrola kontaminacije Otežana kontrola zapremine

Konzistentnost predstavlja merilo tvrdoće mazivih masti. NacionalniInstitut za mazive masti i ulja-NLGI, izradio je sistem klasifikacije mazivih masti na osnovu penetracionih brojeva, takozvanih NLGI brojeva. To su prosti brojevi i pokrivajuSa povećanjem penetracionog broja vrlo široku oblast opada NLGI klasa i mast je mekša konzistentnosti.

NLGI klasa

NLGI 1

NLGI 2

NLGI 3

ISO klasifikacija

L-XCCEA1

L-XCCEA2

L-XCCEA3

NLGI klasifikacija

1

2

3

310-340

265-295

220-250

8

10

12

180

190

190

Penetracije nakon 60 ciklusa, mm/10 Promjena penetracije nakon 10 000 ciklusa, mm/10

Tačka kapanja, °C Zaštita od korozije (Emcor)

Bez promjena nakon testa

Prednosti upotrebe: dobra prionljivost koja daje dobru čvrstoću mazivog filma sa garancijom za visoku sigurnost podmazivanja i dug eksploatacioni vijek podmazanih dijelova, dobra mehanička stabilnost i svojstva tečenja u širokom temperaturnom intervalu Upotreba: za podmazivanje kliznih i kotrljajućih ležajeva koji su izloženi povećanom broju obrtaja i drugih mašinskih sklopova motornih vozila, transportnih sredstava, poljoprivredne i građevinske mehanizacije. Pogodna je za centralne sisteme podmazivanja.

NLGI 000 EP

NLGI 1 EP

NLGI 2 EP

NLGI 3 EP

ISO klasifikacija

L-XCCEB000

L-XCCEB1

L-XCCEB2

L-XCCEB3

NLGI klasifikacija

000

1

2

3

430-460

310-340

265-295

220-250

-

8

10

12

150

180

190

190

Penetracije nakon 60 ciklusa, mm/10

Promjena penetracije nakon 10 000 ciklusa, mm/10 Tačka kapanja, °C

Prednosti upotrebe: izvanredna čvrstoća i nosivost mazivog filma, nizak koeficijent trenja, dobra svojstva tečenja u sistemima sa centralnim podmazivanjem, modifikator trenja obezbjeđuje efikasno podmazivanje kod podmazanih dijelova izloženih vibracijama

Upotreba EP: za podmazivanje kliznih i kotrljajućih ležajeva koji su izloženi povećanom broju obrtaja i drugih tribomehaničkih dijelova motornih vozila, transportnih sredstava, poljoprivredne i građevinske mehanizacije, te raznih industrijskih postrojenja i uređaja koji su izloženi povećanim radnim pritiscima, udarima i vibracijama. Pogodna je za centralne sisteme podmazivanja.

Upotreba EP MoS: za podmazivanje svih mašinskih sklopova koji su opterećeni povišenim radnim pritiscima, vibracijama i silama trenja: u željezarama, valjaonicama i drugim industrijskim pogonima, u transportnim sistemima, rudarskoj, poljoprivrednoj i građevinskoj mehanizaciji i sl., pogotovu gdje mast može biti istisnuta, jer MoS ostaje na mjestu podmazivanja, dajući izvanrednu čvrstoću i nosivost mazivog filma i time omogućava produženo podmazivanje.

ULOGA RASHLADNIH TEČNOSTI ZAŠTITA SISTEMA OD MRŽNJENJA

ZAŠTITA SISTEMA OD PREGRIJAVANJA

ZAŠTITA OD KOROZIJE

SASTAV RASHLADNIH TEČNOSTI

Voda

Bazni fluid Aditivi

TIPOVI RASHLADNIH TEČNOSTI KLASIČNE (IAT) OAT HIBRIDNE (OAT+KLASIČNE) TIP TEHNOLOGIJE

KONVENCIONALNA

OAT

HOAT

LOBRIDNA

INHIBITORI

mineralni

OAT

Mineralni + OAT

OAT + mineralni

Neorganski, %

>90

0

10-90

1-9

Organski, %

205

>230

>260

Mokra tačka ključanja (°C)

>140

>155

>180

Viskozitet na -400C(mm2/s)