Materiale de Exploatare

1. NOŢIUNI GENERALE DESPRE ŢIŢEI

1.1. Compoziţia chimică a ţiţeiului

Actualmente, sursa principală de obţinere a combustibililor şi uleiurilor pentru autovehicule este ţiţeiul, care reprezintă un lichid cu o compoziţie chimică compusă. El conţine 84 87% de carbon, 12 14% de hidrogen, restul, 1 5% de sulf, 1 3% de oxigen, 0 1% de azot. Carbonul şi hidrogenul, prezenţi în ţiţei, formează hidrocarburi CnHm în cantitate de mii de tipuri. De exemplu, benzinele conţin 500–600 tipuri de hidrocarburi cu 5 11 atomi de carbon în moleculă, motorinele sunt alcătuite din hidrocarburi cu 12 20 de atomi de carbon, iar uleiurile conţin 20 50 de atomi.

În fig. 1.1 este prezentată clasificarea hidrocarburilor.

Fig. 1.1. Clasificarea hidrocarburilor

Hidrocarburile alcanice (parafinice, metanice). Formula generală a alcanilor este CnH2n+2 (n = 1, 2, 3, ). În dependenţă de aranjamentul moleculelor în spaţiu există alcani (parafine) cu structură liniară (normală) şi desfăşurată (izomeră).

Parafinele normale sunt compuse din molecule, aranjate în lanţ, cu monolegături liniare între ele.

De exemplu, formula generală a octanului normal este C8H18, şi posedă următoarea structură moleculară în spaţiu:

.

Izoparafinele posedă monolegături laterale între molecule.

De exemplu, structura izooctanului:

Parafinele normale (alcanii) sunt binevoite în motorinele de vară, datorată sensibilităţii înalte la autoaprindere şi stabilităţii chimice, însă sunt mai puţin dorite în benzine, având rezistenţă mică la detonaţie şi în uleiuri, posedând proprietăţi nesatisfăcătoare de lubrifiere. La temperaturi joase parafinele normale provoacă tulburarea şi congelarea produselor petroliere, de aceea, sunt limitate în motorinele de iarnă şi lubrifianţi, fiindcă agravează proprietăţile lor.

Izoparafinele posedă o rezistenţă înaltă la detonaţie, ce le face dorite în benzinele de calitate înaltă, însă, având o sensibilitate joasă la autoaprindere sunt limitate în motorine.

Hidrocarburile nesaturate. Hidrocarburile nesaturate sunt prezente cu duble şi triple legături între molecule.

Alchenii (olefinele) cu formula generală CnH2n posedă o dublă legătură între molecule, de exemplu, CH2 = CH2 –etenă.

Alcadienii cu formula generală CnH2n-2 posedă cel puţin două legături duble între molecule,

de exemplu, CH2 = CH – CH = CH2 – butilena.

Alchinii cu formula generală CnH2n-2 posedă o legătură triplă, de exemplu, triplena:

Apariţia legăturilor duble în molecula olefinelor cu structură normală sporeşte sensibil rezistenţa la detonaţie, în comparaţie cu hidrocarburile saturate.

Hidrocarburile nesaturate posedă o stabilitate chimică foarte joasă, provocând aptitudini de polimerizare şi de oxidare sporită, ceea ce micşorează durata de depozitare a produselor petroliere.

Conform cerinţelor standardelor EURO conţinutul de hidrocarburi nesaturate în benzine este limitat, însă sunt utilizate pe larg la obţinerea combustibililor şi uleiurilor sintetice (procesele de achilare, polialfa-olefine).

Hidrocarburile aromatice (arenii). Hidrocarburile aromatice cu formula generală CnH2n-6k posedă unul sau câteva inele benzenice (k = numărul de inele). Pentru aceste hidrocarburi este caracteristic duble legături între molecule. În cazul în care hidrocarbura este prezentată de un singur inel se numeşte monociclică, iar de mai multe inele – policiclice.

De exemplu: benzenul C6H6 posedă un inel benzenic (k = 1), iar naftalina C10H8 posedă două inele benzenice (k = 2).

Hidrocarburile aromatice pot avea şi legături laterale saturate sau nesaturate, de exemplu, xilolul C8H10.

Hidrocarburile aromatice posedă rezistenţă înaltă la detonaţie şi stabilitate chimică, însă sensibilitate mică la autoaprindere. O cantitate sporită în benzine provoacă depuneri de calamină şi sporeşte conţinutul de hidrocarburi în gazele de eşapament, de aceea, conţinutul lor în benzine este limitat de standardele EURO.

Conţinutul aromaticilor în uleiuri influenţează considerabil viscozitatea uleiului la variaţia temperaturii. Nu este dorită prezenţa acestor hidrocarburi în motorine, fiindcă provoacă funcţionare violentă a motorului.

Hidrocarburile aliciclice (ciclanii). Cicloalcanii cu formula generală CnH2n sunt reprezentaţi prin existenţa unui inel cu o singură legătură între molecule. De exemplu:

Pentru cicloalcheni este caracteristic formula generală CnH2n-2 şi existenţa a două inele cu monolegături între molecule etc. Exemple:

Pentru cicloalchini este caracteristic formula generală CnH2n-4 şi existenţa a trei inele cu monolegături între molecule.

Pentru ciclani în general este caracteristic formula generală Cn H2n-2(k-1) şi monolegături între molecule: monociclice – un inel, (k = 1), policiclice – două şi mai multe inele (k = 2, 3, 4 ).

Ciclanii pot să posede şi lanţuri laterale, de exemplu:

Ciclanii ocupă un loc intermediar între hidrocarburele parafine şi aromatice şi mai des sunt prezente în uleiuri. Ei sunt doriţi în motorina de iarnă datorită temperaturii joase de cristalizare, care ameliorează proprietăţile lor.

Compuşii cu sulf. Compuşii cu sulf se clasifică în: activi (sulf liber S, hidrogen sulfurat H2S, mercaptani RSH (R-radical de hidrocarbură) şi pasivi sau neactivi (sulfuri R-S-R, polisulfuri R- (S)n –R, teofene (C2H2)2S etc.).

Prezenţa compuşilor activi de sulf în combustibil este nedorită, fiindcă ei pot uşor intra în reacţie cu metalele, provocând coroziunea ultimelor. Prezenţa compuşilor pasivi (neactivi) de sulf în combustibil este limitată (nu provoacă coroziunea directă, însă pot forma soluţii, care corodează metalele).