Фізико-хімічні та експлуатаційні властивості палив і мастильних матеріалів на основі рослинних олій

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний авіаційний університет

Навчально-науковий інститут екологічної безпеки

Кафедра хімії і хімічної технології

Курсова робота

з дисципліни: «Технологія виробництва мастильних матеріалів»

Фізико-хімічні та експлуатаційні властивості палив і мастильних матеріалів на основі рослинних олій

Виконала

студентка групи ІЕБ ХП-405

Хороняк Юлія Олександрівна

Перевірила

Полякова О.В.

Київ 2016



План

Вступ

Розділ 1. Стан, перспективи виробництва та застосування палив і мастильних матеріалів на основі рослинних олій

Розділ 2. Біодизельне паливо

2.1 Стандарти

2.2 Фізичні та хімічні властивості

2.3 Технологія виготовлення

2.4 Використання

2.4.1 Переваги

2.4.2 Недоліки

2.5 Біодизель у світі

2.6 Біодизель в Україні

Розділ 3. Біомастильні матеріали

Розділ 4. Поверхнево-активні речовини

Висновки

Список використаних джерел



Вступ

паливо мастильний рослинний олія

В умовах обмеженої забезпеченості України первинними та вторинними енергоносіями надто актуальною є проблема розробки концепції виробництва та засобів упровадження екологічно безпечних паливно-мастильних матеріалів.

За прогнозами експертів, до 2050 р. авіаперевезення спричинятимуть до 20% шкідливих викидів у всьому світі. Тож, використання біопалива для ЛА буде запобігати такому негативному розвитку.

Основною перевагою, що досягається внаслідок розроблення екологічних видів альтернативного палива для повітряних суден, є можливість зменшення емісії парникових газів протягом життєвого циклу та зменшення вмісту сірки.

Обсяг споживання авіаційного палива в Україні становить близько 300-350 тис. т в рік. Паливо поставляється з Кременчуцького НПЗ (постачальники - "Укртатнафта" і "Кребо"), з Волгоградського НПЗ (Росія; компанія "ЛУК-Авіа Ойл") і Лисичанського НПЗ (ТНК-ВР-Авіа"). Близько 50% ринку припадає на заправки в ДМА "Бориспіль".

За умови впровадження альтернативного біопалива Україна зможе економи-ти близько 2 млрд грн щорічно. Виробництво рослинної олії в Україні є потужною галуззю агропромислового комплексу, яка об'єднує виробників насіння і масложирової продукції. За обсягами виробництва рослинної олії в Україні в останні 10 років спостерігається щорічне зростання. Майже 2/3 на ринку рослинних олій в Україні займає соняшникова олія, третина - тропічні олії, і менше 10% - інші види рослинних олій (оливкова, соєва, рапсова, льняна, гірчична). На сьогоднішній день насіння ріпаку досить затребуване в Європі (Польща, Франція, Бельгія, Нідерланди). Україна займає одне з провідних місць серед експортерів ріпаку, так як експорт є основним напрямком збуту для українських виробників. Обсяги поставок з олійної країни також прямо залежать від інтересу європейських країн, які використовують ріпак для виробництва біодизеля. Основними імпортерами українського ріпаку для зазначених цілей є Польща, Франція, Китай. Польща є найбільшим імпортером українського ріпаку.



Розділ 1. Стан, перспективи виробництва та застосування палив і мастильних матеріалів на основі рослинних олій

Виходом із ситуації, що склалася в економіці України, є використання новітніх енергозберігаючих технологій та перехід на рослинні олії, як альтернативну поновлювану екологічно чисту сировину для паливно-мастильних матеріалів та поверхнево-активних речовин, які відчутно впливатимуть як на зменшення викидів в атмосферу СО₂ і оздоровлення атмосфери, так і на збереження земельних та водних ресурсів.

Згідно з узагальненими показниками, кожен гектар землі, що відповідає вимогам для вирощування оліїстого ріпаку, при відповідних врожаях дає в середньому одну тону біодизельного палива, що замінює одну тону нафтодизельного палива, зменшуючи, таким чином, викиди діоксиду вуглецю до 3,7 тон, тобто на одну тонну у порівнянні із допустимими.

Сприятливі природно-кліматичні умови для вирощування олійних культур в Україні дають підстави стверджувати, що при врожайності 30 ц/га та збільшенні площ до 3 млн.га, що складе 10 % від усієї ріллі можна одержати 1845 тис.т ріпакової олії харчової якості і стільки ж біопалива, якого на 75 % вистачить для забезпечення сільськогосподарських виробників. Також це дозволить створити додаткові робочі місця в сільських місцевостях. За оцінкою фахівців підвищення частки біопалива у загальному споживанні моторного палива в ЄС на один відсоток дозволяє створити до 75 тис. нових робочих місць.

В інституті технічної теплофізики НАН України розроблені малогабаритні мобільні установки (термопреси) для безперевного процесу виробництва олії шляхом одноразової дії тепла, водяних парів і високого тиску з наступною естерифікацією метанолом.

Установка дозволяє отримувати 300-450 т біодизельного палива, біля 550-900 т жмиху для комбікормів та 60-90 т гліцерину. В таблиці 1 представлені основні характеристики дизпалива з нафти та біопалива із ріпакової олії.

Таблиця 1. Порівняльні характеристики дизельного палива з нафти та ріпакової олії безперевного процесу

Назва показників	Дизпаливо з нафти, ГОСТ 305 ДСТУ 3868	Біодизпаливо, Е DІN 51606
Питома вага при 20 оС, кг/м3	826	877
Поверхневий натяг при 20 оС, мН/м	27,0	31,4
Цетанове число	45	48
Вміст сірки, ppm	0,2-0,5	0,02
Теплота згорання, МДж/кг	42,5	37,5

З міркувань економії енергії і невідновлюваних природних ресурсів та з позицій захисту навколишнього природного середовища незаперечним є перехід на виробництво мастильних матеріалів з відновлюваних природних екологічно безпечних біорозщеплюваних олій. Правильність такого вибору - це результати досягнуті індустріально розвинутими країнами. До них належать США, Канада і особливо країни Західної Європи. Завдяки жорсткості екологічного законодавства, вже сьогодні ними виробляється 10-15% (від загальної кількості мастильних матеріалів) екологічно безпечних олив на основі рослинної сировини при запланованому подальшому щорічному прирості 10%.

У відділі поверхнево-активних речовин Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії національної академії наук України проведено маркетинг і встановлені прогнозні показники виробництва і застосування мастильних матеріалів з відтворюваної рослинної сировини. Вони вказують на те, що вийшовши на європейський рівень Україна зможе виробляти 10-15 млн.т ріпакової олії і повністю забезпечити найбільш чутливе сільське господарство паливно-мастильними матеріалами, тобто поступово сільгоспвиробники перейдуть на відновлювані джерела енергії, що, у свою чергу, призведе до покращення екологічного стану землі, водойм і повітря [2].

Найсуттєвішим недоліком ріпакової олії та й взагалі рослинних олій у чистому вигляді, є недостатня термічна і термоокиснювальна стабільність. Проте відмінні в'язкісно-температурні характеристики в широкому діапазоні напруги зсуву, дають підстави для використання ріпакової олії для створення оливи для двотактних двигунів, де низька термічна й окиснювальна стійкість істотного значення не мають, оскільки у цих двигунах відсутній картер, а, отже, і нагрів палива й оливи при високих температурах, і в кожному робочому такті відбувається повне згорання оливи, яка подається разом з паливом.

Біооливи моторні характеризується покращеними в'язкісно-температурними властивостями, температурою спалаху понад 200^оС, біорозкладанням за СЕС-L-33-Т-82 понад 97% і за базовими показниками відповідають сучасним вимогам - забезпечують високу чистоту двигуна, хороші пускові якості при холодному і гарячому старті, бездоганний стан поршневих кілець і захист від зношування та корозії, екологічність [3].

Завдяки антикорозійним властивостям оливи можуть використовуватись також для внутрішньої консервації двотактних двигунів на період зберігання, транспортування і сезонного виведення технічних засобів з експлуатації. Важливою є і та обставина, що використання власної відтворюваної рослинної сировини дозволяє в 2-4 рази зменшити вартість біооливи у порівнянні з аналогічними імпортними оливами, які закуповуються в Швеції чи Німеччині.

Олива для гідравлічних систем будівельної, дорожної, піднімально-транспортної та іншої техніки, яка експлуатуюється на відкритому повітрі, відноситься до мастил змішаного типу і поєднує в собі біорозкладуваність та покращені в'язкісно-температурні властивості рослинних олій з високою термоокисною стійкістю нафтових олій [3]. Композиція нової біооливи ТАД-17і-РО характеризується більш високими в'язкістю та індексом в'язкості, кращими протизношувальними і протизадирними властивостями, а біологічний розклад протягом 21 доби збільшується з 25-35 % до 86%.

Синтезовані на базі рослинних олій, продуктів їх очищення та хімічних перетворень, поверхнево-активні речовини - високоефективні емульгатори-стабілізатори та інгібітори корозії нафтогазопромислового обладнання. Враховуючи великі обсяги використання технологічних рідин, відсутність багатьох базових реагентів для їх приготування і, в кінцевому рахунку, необхідність створення більш ефективних технологій, при проведенні досліджень зв'язаних з використанням ПАР для відновлення і капітального ремонту свердловин, виходом є зменшення використання вуглеводневої сировини і продуктів її переробки шляхом раціонального використання вторинних продуктів при максимальній утилізації відходів підприємств переробки сільськогосподарської продукції.

На базі рослинних олій, продуктів їх очищення та окремих фракцій (лецитинова, кефалінова) в Україні на сьогодні розроблена низка неіоногенних та катіонактивних ПАР, які виявилися ефективними інгібіторами корозії, емульгаторами-стабілізаторами прямих і зворотних дисперсних систем, інгібіторами парафіновідкладень і депресаторами високов'язких вуглеводневих розчинів.

Не зважаючи на потужний сировинний потенціал, на жаль в Україні до цього часу не виробляються і не використовуються біопалива, мастильні матеріали і ПАР з рослинних олій. Відсутні навіть прогнозні показники, а ті що приводяться не відповідають середньорічним темпам приросту ВВП, реальному стану і потребам розвитку економіки країни. Існуючі програми носять декларативний характер, базуються на недостатньо обгрунтованих оцінках і прогнозах, не забезпечені належним фінансуванням, технічними та організаційними ресурсами, які б відповідали обсягам та складності визначених у них завдань [4]. Через таку недосконалість механізмів формування та реалізації жодна із затверджених державних (національних) програм розвитку паливно-енергетичного комплексу та окремих його галузей на теперішній час не виконана в запланованому обсязі.



Розділ 2. Біодизельне паливо

2.1 Стандарти

Національний стандарт ДСТУ 6081:2009 «Паливо моторне. Ефіри метилові жирних кислот олій і жирів для дизельних двигунів. Технічні вимоги» а також європейський стандарт EN 14214:2003 [5], [6] розкривають різницю між біодизелем та нафтовим дизельним паливом відповідно ДСТУ 3868-99 «Паливо дизельне. Технічні умови».

У світі діє ще декілька стандартів на дизельне біопаливо: DIN V 51606 та ASTM D 6751.

2.2 Фізичні та хімічні властивості

Біодизель це рідина жовтого кольору (може бути різних відтінків). Майже не змішується з водою, має високу температуру кипіння та низьку пружність пари. Виготовлений з незабрудненої сировини біодизель є нетоксичним.

Відносно висока температура займання біодизелю 150 °C робить паливо досить безпечним у питанні протипожежної безпеки.

Рис. 1. Чистий біодизель Б-100 з соєвих бобів



Густина біодизелю 0,86 г/смі.

В'язкість біодизелю та звичайного дизельного пального однакова.

Вміст сірки у вихлопі 0,001% проти 0,05% в мінеральному дизельному паливі.

Біодизель може використовуватись самостійно або в суміші зі звичайним дизельним паливом. Для позначення палива що містить біодизель застосовується літера «В»: В100 -- 100 % біодизелю;

В20 -- 20 % біодизелю і 80 % звичайного (нафтового) дизельного пального.

2.3 Технологія виготовлення

Біодизель найчастіше виробляють з ріпакової олії (84%), проте залежно від географічного розташування і природно-кліматичних умов виробників, використовується соняшникова (13%), ріпакова, пальмова, конопляна олії. Процес одержання біодизельного палива є досить простим. Рослинна олія є сумішшю тригліцеридів, ефірів, сполучених з молекулою гліцерину. Основне завдання при одержанні біодизелю полягає в тому, щоб видалити гліцерин, замінивши його на спирт. Цей процес називають переетерифікацією. Переетерифікація є найпоширенішим способом отримання біодизелю з рослинної олії та тваринних жирів спиртами (етиловим, метиловим, та ізопропіловим). В результаті етерифікації утворюються ефіри жирних кислот (біодизель) та побічний продукт переетерифікації - триатомний спирт гліцерин.

Отже, під час реакції етерифікації рослинного жиру нижчим жирним спиртом (найчастіше - метиловим) утворюються складні ефіри, а також гліцеролова фаза, хімічний склад якої такий: гліцерин - 56 %, метанол (етанол) - 4 %, жирні кислоти - 13 %, вода - 8 %, неорганічні солі - 9 %, складні ефіри - 10 %. З 1 тонни олії та 0,1 тонни метанолу виробляють орієнтовно 1 тонну біодизелю то 0,1 тонну гліцерилу.

Якщо отриманий біодизель має низьку температуру спалаху, це свідчить про недостатність очищення від метанолу [7]. Для запобігання мікробному псуванню біодизеля на стадії очищення і стабілізації біопалива використовують паливні присадки (біоциди), та проводять докладне зневоднення готового продукту, обробку ультразвуком.

Найпоширенішим для виробництва метилових ефірів є використання метанолу, оскільки він є найдешевшим зі спиртів. Під час реакції переетерифікації олії та жири вступають у реакцію з метиловим (етиловим) спиртом у присутності каталізатора (лугу), внаслідок чого утворюються складні ефіри (біодизель), а також гліцеролова фаза. Одержану в результаті реакції суміш розділяють в сепараторах або ємностях-відстійниках. Очищений гліцерин використовує-ться для виробництва миючих засобів, а після глибокої очистки використовується в фармації. Проте для проведення очистки гліцерину та утилізації відходів необхідні додаткові капіталовкладення на етапі проектування та будівництва переробного заводу.

Ці технології є дещо багатостадійними і пов'язані з нагромадженням відходів, зокрема гліцерилу, який не піддається етерифікації в цих умовах. Розробляються способи одержання біодизелю з використанням твердих гетерогенних каталізаторів, які відкривають перспективу створення одностадійних енергозберігаючих процесів переетерифікації олій та жирів та етерифікацію гліцерину навіть із застосуванням етанолу. Найбільше практичне застосування серед твердих кислот знаходять цеоліти, індивідуальні та змішані оксиди, активовані глини, органічні сульфокатіоніти.

2.4 Використання

Мільйони автомобілів в Європі працюють на біодизелі. Він використовується в чистому виді (В100) або, як суміш з нафтовим дизельним паливом. Чистий, без домішок біодизель може заливатись до баку будь-якого дизельного транспорту.

Біодизель може використовуватися в будь-яких дизельних двигунах без внесення зміни в конструкцію двигуна [8]. Однак існує дискусія щодо ступеня безпечності використання біодизелю для таких двигунів. Оскільки біодизель кращий розчинник ніж звичайне дизельне пальне -- він «прочищає» двигун, видаляє наліт з паливних трубок, і, отже, може призвести до засмічення інжектора.

Багато автовиробників дуже позитивно налаштовані щодо використання біодизелю, наводячи нижчий рівень зношення двигуна, як одну з переваг цього пального. Однак при переході від звичайного дизельного пального до біодизелю, можливо, знадобиться заміна паливного фільтра. Більшість виробників оприлюднюють перелік автомобілів, які працюватимуть на 100% біодизелі -- наприклад, повний список, наданий концерном "Фольксваген", наведено нижче. (Проте перед використанням біодизелю вперше доцільно проконсультуватись з автовиробником).

Деякі автовиробники залишаються обережними в питанні використання біодизелю. Багато виробників у Великобританії надають гарантійну підтримку на двигуни лише за умови використання не більш як 5% біодизелю, змішаного з 95% стандартного дизельного пального -- проте, ця позиція вважається занадто обережною. Відповідно до норм "Пежо" та "Сітроен", дизельні двигуни можуть працювати на 30% біодизелю. "Сканіа" та "Фольксваген" мають інші норми, які дозволяють використовувати 100% біодизелю для більшості їхніх двигунів.

2.4.1 Переваги

Міжремонтний термін експлуатації двигуна, що працює на біодизелі збільшується приблизно на 50%.

Вищий показник змащувальної здатності біодизелю порівняно зі звичайним дизельним паливом -- перевага, що сприяє тривалішому «життю» форсунок.

Цетанове число біодизелю становить 51 (тоді як в мінерального дизпалива - близько 45), що покращує запуск двигуна.

Висока температура спалаху (не менше 11000) робить біодизель одним з найбільш пожежобезпечних видів палива.

Кількість викидів шкідливих сполук і твердих часток при роботі двигуна на біодизелі зменшується на 20-25%, чадного газу - на 10-12%, ніж при роботі на мінеральному дизельному паливі.

Біодизель не має неприємного бензолового запаху, а вихлоп машини, що працює на ньому, пахне смаженим насінням.

Біодизель відноситься до екологічних видів палива, а вуглекислого газу в вихлопі рівно стільки, скільки споживається із атмосфери тими ж рослинами, з яких отримується олія. Один гектар ріпаку може поглинати до 20 т вуглекислого газу за сезон.

Біодизель, потряпляючи в довкілля, дуже швидко піддається біологічному розкладанню: один літр мінерального палива здатен забруднити 1 млн л питної води і привести до загибелі водяної флори і фауни, тоді як біодизель при потраплянні в воду не наносить шкоди ні рослинам, ні тваринам. Крім того, він піддається практично повному біологічному розпаду: в ґрунті чи в воді мікроорганізми протягом 21 дня на 90% переробляють біодизель, протягом 28 днів -- на 99% [7].

При роботі двигунів на біодизелі значно зменшуються шкідливі викиди інших продуктів згоряння, в тому числі сірки -- на 98%, а сажі -- від 50 до 61%, гідрокарбонатів -- та вуглекислих монооксидів - на 30-34%.

2.4.2 Недоліки

Залишковий метанол в паливі, якого згідно стандарту в паливі повинно бути не більше 0,2%, є потужним розчинником і буде викликати не лише розбухання гумових деталей, а й розчиняти забруднення в паливній системі. Тому біодизель роз'їдає прокладки та трубки з натуральної гуми, хоча найвірогідніше, що ці деталі вже замінені на вироби з синтетичної гуми, котра не роз'їдається біодизелем.

При використанні звичайного дизельного палива у двигуні та паливних трубках утворюється наліт. При переході на використання біодизелю цей наліт руйнується (так, як біодизель кращий розчинник ніж звичайне дизельне паливо) і засмічує паливні фільтри та інжектори. Тому при пробігу 1000--1500 км з моменту переходу на біодизель рекомендується заміна паливних фільтрів.

Зберігати біодизель понад три місяці не рекомендується, оскільки він розкладається.

Температура за якої чистий (В100) біодизель починає гуснути значно коливається і залежить від суміші ефірів а відповідно від сировини що використовувалась для виробництва палива.

Дехто модифікує свій транспорт для використання біодизелю без домішок навіть при низьких температурах. Встановлюється другий паливний бак. До нього підводиться нагрівальна спіраль якою тече змащувально-охолоджувальна рідина автомобіля. Датчик температури, встановлений у баці, повідомляє водія коли біодизель достатньо нагрітий для використання, водій перемикає бак подачі палива.

2.5 Біодизель у світі

Обсяги виробництва біодизелю у світі стрімко зростають. Загалом дизельне пальне, виготовлене з нафти, дешевше ніж біодизель, проте різниця в ціні змінюється на користь останнього відповідно до «ефекту масштабу» (врожайності ріпаку, ефективності використання соломи і шроту, вартості хімічних інгредієнтів (метанолу і лугу), глибини переробки гліцеринової води), а також внаслідок постійного зростання цін на нафту та завдяки урядовим субсидіям для виробників біодизелю. Зазвичай, ціна на біодизель нижча, ніж на нафтове дизельне паливо, але через заборону створення демпінгових умов, ціна буде незначно нижча від ціни на звичайний дизель.

В порівнянні з роздрібленою ціною бензину собівартість виробництва біоетанолу в США в 2,4 раза нижче, а у ЄС розрив між собівартістю біоетанолу і бензину, яким він розбавляється, рівний 4 [9].

Лідером в споживанні біодизелю, а також лідером в застосуванні передових технологій при його виробництві є Німеччина [10].

За прогнозами ФАО виробництво біодизелю у світі до 2017 року досягне 24 мільярдів літрів. Прогнозується, що більша частина обсягів продукції буде надходити з Індонезії й Малайзії, а головним одержувачем буде ЄС. Саме країни ЄС у 2017 році будуть споживати більше половини світового виробництва біодизеля [11].

Біля 80% біодизеля, що випускається Євросоюзом, добувається з ріпаку.

Ряд країн Європи (Данія, Австралія, Іспанія) свої потреби в біодизелі вичерпали [9].

Виробництво біодизелю в ряді країн ЄС[17]
Країна	Виробництво за роками в тис. т
	2002	2003	2004	2005	2006	2007
Німеччина	450	715	1035	1669	2662	4361
Франція	366	357	348	492	743	780
Італія	210	273	320	396	447	1366
Чеська республіка	-	-	60	133	107	203
Польща	-	-	-	100	116	250
Австрія	25	32	57	85	123	326
Словаччина	-	-	15	78	82	99
Іспанія	-	6	13	73	99	508
Данія	10	40	70	71	80	90
Великобританія	3	9	9	51	192	657
Словенія	-	-	-	8	11	17
Литва	-	-	5	7	10	42
Латвія	-	-	-	5	7	20
Інші країни						1570
Всього у ЄС	1065	1434	1933,4	3184	6069	10289



2.6 Біодизель в Україні

Сировинна база для виробництва цього виду палива в Україні дуже широка [12]. Станом на 2010 рік для сільськогосподарських робіт в Україні необхідно мати 1,9 млн тон дизельного палива і 620 тис. тон бензину, котрі виробляються з 4,5 млн тонн нафти, переважно імпортної.

Технічно доступний потенціал продукування біодизельного пального з ріпаку, соняшнику та сої в Україні становить більше 37,6 ТВт·год/рік. Для цього необхідна площа для вирощування рослинної сировини близько 65500 кмІ, з якої можливо одержати 3,6 млн т/рік біодизельного пального [13].

В Україні вирощується масляних культур (соняшник, ріпак, соя) в 2,5 рази більше, чим потрібно державі, щоб забезпечити народ олією, а аграріїв біодизелем.

В Україні з 2007 року введені в експлуатацію заводи з виробництва дизельного біопалива в смт. Сарата (Одеська область) та поблизу Херсону, потужністю 7,0 та 10,0 тис. тонн на рік.

В м. Дніпропетровськ, спеціалістами ВАТ «Біодизельдніпро» розроблено технологію та устаткування для продукування мікроводоростей і одержання олії для виготовлення біопалива.

Попри стрімке зростання, протягом останніх років, обсягів вирощеного ріпаку (основної сировини для виробництва біодизелю в Україні), левова його частина експортується в країни Європи.

Планується будівництво подібних підприємств у Вінницькій, Полтавській, Дніпропетровській, Житомирській, Сумській, Хмельницькій та Івано-Франківській областях. У більшості проектів сировиною для виробництва біодизелю має стати насіння ріпаку.

Вже збудований та вийшов на мінімальну потужність (50 тон) завод у Запорізькій області. Планується відкриття Запорізького Біопаливного Заводу у Запоріжжі.

Для виробництва біодизеля в Україні найбільш раціонально використовувати насіння ріпаку, соняшнику та сої. Найсприятливіші екологічні умови для вирощування озимого та ярового ріпаку в Україні на Поліссі та у Лісостепу. Поряд із традиційним регіоном, де вирощують ріпак, -- Західна Україна -- найперспективнішими вважаються Чернігівська, Сумська, Полтавська і Черкаська області.



Розділ 3. Біомастильні матеріали

У країнах Західної Європи в останні десятиліття стоїть питання поліпшення екології в рамках Кіотського протоколу і подальших прийнятих директив. В результаті вжитих документів в ЄС побудовані і запущені заводи з випуску мастильних матеріалів, наприклад, в Німеччині з ріпакової олії, а в США з соєвого масла.

Всесвітньо відома фірма SHELL з виробництва мастильних матеріалів випускає мастильні матеріали Shell Naturelle Fluid, що біологічно розкладаються, на основі високоочищеної рапсової олії з присадками. Швейцарська фірма FUCH на основі ріпакової олії з багатофункціональними присадками випускає більше 150 найменувань екологічно чистих (швидко розкладаються) мастильних матеріалів і технічних рідин.

Перший досвід отримання трансмісійних масел на основі ріпакової олії в Україні належить заводу АРІАН, який почав використовувати присадки на основі рослинних масел і додавати їх в мінеральні масла. Дослідження по отриманню присадок на основі рослинних масел проводяться в УкрНДІНП «МАСМА» [1].

Тому проведення досліджень і розробка моторних масел для двотактних двигунів на рослинній основі є актуальним завданням, яка знизить викиди шкідливих речовин в навколишнє середовище.

Мастильні матеріали - один із напрямків заміни нафтової сировини на відновлювальну. Спектр використання рослинних олив як мастильних матеріалів дуже широкий, а в умовах стрімкого темпу розвитку хімії жирів - збільшується. Нижче наведено лише окремі випадки застосування:

пальмової оливи у складі мастильно-охолоджуючих технологічних засобів - для прокатки металів;

ріпакової оливи і оливи з суріпиці у сульфідованому вигляді для антифрикційних присадок;

бавовняної оливи у вихідному, гідрованому або сульфідованому стані - для багатофункціональних присадок;

соєвої оливи - для протизносних і антифрикційних присадок.

Ефективним способом модифікації гліцеридів рослиних олив є введення в їх структуру трибо- хемоактивних елементів S, Р. СІ, які разом з наданням їм високих протизадирних і протизносних властивостей, покращують стійкість мастил до окиснення. Як протизносні і протизадирні присадки використовують 3% порошку сірки та 2,5-5% сульфідованої ріпакової оливи, які додають до пластичних мастил на основі нафтових олив, загущених літієвими, натрієвими милами та силікагелем. Мастильні композиції на основі рослинних олив застосовують як консерваційні мастила [4].

На відміну від нафтової оливи у системах рослинна олива - наповнювач виявлено взаємний вплив дисперсійного середовища і наповнювача: додавання до рицинової оливи 5 - 30% порошку слюди, графіту, дисульфіду молібден}' призводить до збільшення навантаження до задиру і зменшення зносу при зростанні концентрації наповнювача.

Мастила для приладів з покращеними протизносними властивостями готують на полярних оливах, наприклад, на рициновій оливі, а додавання олеїнової кислоти до нафтової оливи зменшує коефіцієнт тертя та збільшує зносостійкість криці. Для отримання пластичних мастил застосовують продукти переробки рослинних олив: саломаси, технічний стеарин, олеїн, 12-окснстеаринову кислоту, частіше - рицинову, ріпакову і бавовняну оливи [4].

Застосування рослинних олив та їх відходів хімічних модифікацій як альтернативи нафтовим оливам, синтетичним рідинам для виробництва рідких олив, присадок, пластичних мастил та мастильно-охолоджуючнх технічних засобів дозволяє вирішувати складні технічні та екологічні проблеми [5].



Розділ 4. Поверхнево-активні речовини

Ще однією з галузей використання рослинних олій є синтез поверхнево-активних речовин. Взаємодією аміновмісних речовин із ріпаковою можна отримати катіонні поверхнево-активні речовини, які знаходять широке застосування в побутовій хімії, дорожньому будівництві.

У 3-х горлу колбу, оснащену мішалкою, термометром, алотермовою банею завантажують розрахункову кількість ріпакової олії, кубовий залишок підігрітий до температури 333-343 К, включають нагрів, мішалку. Реакційну масу нагрівають до температури 423-438 К і витримують протягом 6 год. Після закінчення витримки відбирають пробу на аналізу. При позитивному результаті аналізи відключають нагрів, масу охолоджують до температури 313--323 К і вивантажують з колби. При негативному результаті аналізи витримку продовжують. Отриманий за оптимальних параметрів катіонний жир являє собою в'язку рідину темно-коричневого кольору із специфічним запахом. Розчинний у воді, спирті, ацетоні, нерозчинний в бензолі, толуолі.

Катіонний жир та аналогічні продукти застосовують як:

основи для виготовлення водних емульсій, б тому числі мастильно-охолоджуючих технологічних засобів для обробки металів;

емульсії для антикорозійного міжопераційного (тимчасового) захисту виробів металів,

добавки до мінеральних мастил для захисту від корозії сільськогосподарської техніки та технологічних об'єктів нафтової промисловостн [8];

як допоміжні препарати в процесі обробки шкіри та хутра [9].

Економічна роль таких катіонних ПАР, не дивлячись на малий об'єм їх виробництва, перевищує економічну значимість аніонних ПАР, одержаних із мінеральної сировини.

Це обумовлено універсальністю дії катіонних ПАР меншою концентрацією ефективної дії, можливість отримання на базі одного класу сполук більшого асортименту ПАР із заданими властивостями і діапазоном дії [1].



Висновки

Біодизельне паливо є альтернативою мінерального дизельного палива. Змішування біодизельного із дизельним паливом дозволить ВАТ «Укрнафта» значно збільшити об'єми виробництва цього енергоресурсу, та покращити екологічну ситуацію. Нафтову сировину ж можна використати в хімічній промисловості в органічному синтезі.

Перспективним є застосування рослинних олій в якості мастильних матеріалів. Модифікувавши їх можна отримати матеріали із дуже цінними технологічними властивостями.

Поверхнево-активні речовини, що одержані на основі рослинних олій відрізняються універсальністю дії та широким спектром застосування, це: інгібітори корозії, допоміжні речовини при бурінні свердловин, деемульгатори тощо.



Список використаних джерел

1. А.С. Федорів, Б.Л. Литвин. Використання продуктів хімічної модифікації рослинних олій як альтернатива нафтової сировини (огляд). / Стаття Прикарпатського національноо університету ім. Василя Стефанника. - 23.10.2009.

2. Бурлака Г.Г., Поп Г.С. Виробництво альтернативних видів палива і мастильних матеріалів з використанням рослинних олій в Україні: стан і перспективи//Нефть и газ.- 2001, № 6 (32). - С. 94-103.

3. Поп Г.С. Стан, перспективи виробництва та застосування палив і мастильних матеріалів із рослинних олій/ Зб. “Катализ и нефтехимия”.-К.- 2003, № 12.- С. 21-26.

4. Білодід В.Д. Розробка нової програми енергозбереження України - нагальна проблема сьогодення/ Праці Міжнар. енергоекологічного конгресу "Енергетика. Екологія. Людина" (27-28.03.2003).-Київ.-2003.- С. 11-17.

5. ДСТУ 6081:2009 «Паливо моторне. Ефіри метилові жирних кислот олій і жирів для дизельних двигунів. Технічні вимоги».

6. Європейський стандарт EN 14214:2003.

7. Мироненко В.Г. Технології виробництва біодизеля: / Мироненко В.Г. Дубровін В.О., Поліщук В.М., Драгнев С.В. -- К.: ХОЛТЕХ, 2009. --100 с.

8. Дубровін В.О. Розвиток технологій використання рослинницької продукції на енергетичні потреби в Україні // Аграрна наука і освіта.- 2004.- Т. 5.- № 1-2.- С. 86-91.

9. Друкований М.Ф., Яремчук О.С.,Мазур І.В. Розвиток комплексу біотехнологій - головний шлях розвитку аграрного сектора України // Наукові праці Інституту біоенергетичних культур і цукрових буряків. -- 2011, № 12.

10. ASTM D 6751. Standard Specification for Biodiesel Fuel Blend Stock (B100) for Middle Distillate Fuels.

11. Цыганов, А.Р. Биоэнергетика: энергетические возможности биомассы / А.Р. Цыганов, А.В. Клочков. -- Минск: Беларус. навука, 2012. -- 143 с. -- ISBN 978-985-08-1400-5.

12. В.М. Поліщук Тваринні та рослинні жири як сировина для виробництва біодизеля (узагальнення досвіду) Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України Збірник наукових праць. - 2010, Вип. 144.

13. А.А. Долінський, Л.М. Грабов, В.І. Мерщій, О.І. Шматок Продукування енергоносіїв з відновлюваної рослинної сировини / Енергетика та електрифікація Науковий журнал. - 2008, № 9. ISSN: 0424-9879.

Размещено на Allbest.ru

...