Какие компоненты входят в товарные масла

Нефтяное масло

Нефтяные масла — это жидкие смеси высококипящих (высокомолекулярных) углеводородов (температура кипения составляет 300-600 о С), главным образом алкилнафтеновых и алкилароматических, получаемые переработкой нефти.

По способу выделения из нефти нефтяные масла делятся на:

дистиллятные, получаемые при вакуумной перегонке мазута;

остаточные, получаемые из остатка перегонки мазута — гудрона;

компаундированные, получаемые смешиванием дистиллятных и остаточных компонентов.

По способу очистки нефтяные масла бывают:

По области применения нефтяные масла разделяются на:

специальные (например, масла, которые служат электроизоляционной средой в трансформаторах, конденсаторах, кабелях, масляных выключателях и т. д.).

• индустриальные (для смазывания подшипников и пар трения металлообрабатывающих станков и промышленного оборудования),
• турбинные (для смазывания и охлаждения подшипников паровых и газовых турбин, турбокомпрессоров и генераторов электрического тока),
• компрессорные (для воздушных и холодильных компрессоров),
• приборные,
• трансмиссионные (для смазки трубчатых передач в коробках передач, ведущих мостах, механизмах рулевого управления, а также в гидравлических приводах машин и механизмов),
• моторные (для карбюраторных, дизельных и авиационных двигателей).

Нефтяное базовое масло

Нефтяное базовое масло — основа большинства товарных смазочных масел, оно должно обеспечивать необходимые эксплуатационные свойства и удовлетворять требованиям к качеству.

Иногда эти требования противоречат друг другу, например, получение высокого индекса вязкости и низкой температуры застывания масла, что технологически сложно.

Комплекс требований, предъявляемый к современным смазочным маслам, способствует распространению производства товарного масла на синтетической или синтетическо-нефтяной основе, так как синтетическое масло имеет некоторые преимущества по сравнению с нефтяными (хотя имеют и ряд недостатков).

Выбор базового масла — основы при производстве товарного масла — определяется как требуемыми функциональными показателями масла, так и экономическими показателями его производства и применения.

Нефтяное базовое масло является основным по применяемости базовым маслом.

Присадки в масло обеспечивают достижение необходимых эксплуатационных свойств базового масла.

Функции масла разнообразны и зависят от области применения.

Нередко смазочная функция не является не только единственной, но даже не основной, как например, трансформаторное или кабельное масло.

Основные функции, выполняемые крупными группами масел:

обеспечение чистоты и минимального износа узлов смазывания изделия в процессе эксплуатации;

обеспечение эксплуатации изделия в широком диапазоне температур;

предотвращение коррозии и загрязнения поверхностей трения деталей в процессе эксплуатации;

отвод теплоты от узлов трения, удаление из зоны трения продуктов трения и износов.

При этом масло должно быть стабильно в процессе эксплуатации (иметь высокую антиокислительную и механическую стабильность), иметь хорошую совместимость с материалами уплотнения (эластомерами), невысокую склонность к пенообразованию и низкую гигроскопичность.

Нет единых требований к качеству базового масла, пригодных для производства всей номенклатуры масел.

Базовое масло классифицируют:

по физико-химическим свойствам (вязкость, иногда температура застывания);

по сырьевой природе, определяющей их химическую структуру (масла парафинового и нафтенового основания);

по способу производства — базовые масла делят на дистиллятные (вырабатываемые из вакуумных дистиллятов), остаточные (вырабатываемые из гудрона) и компаундированные (смесь дистиллятных и остаточных).

Основой классификации базовых масел в большинстве спецификаций является их вязкость.

В маркировке базовых масел кроме уровня вязкости может указываться их сырьевая природа (парафиновые, нафтеновые), способ производства (селективной очистки, гидрированные).

Вязкость масел в различных странах определяют различными способами и при различных температурах.

Современные базовые масла должны отличаться хорошим цветом, высокой температурой вспышки, низкой испаряемостью, высоким индексом вязкости, хорошей приемистостью к присадкам, стабильностью при хранении.

Показатели качества

Вязкость — один из основных показателей качества.

Он определяет надежность гидродинамического (жидкостного) трения, то есть режима смазки.

По уровню вязкости масла можно условно разделить на маловязкие (3-4 мм 2 /сек при 100 о С), средневязкие (4-6 мм 2 /сек при 100 о С) и вязкие (8-9 мм 2 /сек при 100 о С и выше).

Чем выше индекс вязкости (ИВ), тем более пологой является вязкостно-температурная кривая масла в области плюсовых температур.

ИВ характеризует качество (глубину) очистки масла — чем выше ИВ, тем лучше очищено масло.

Его значение зависит от углеводородной природы сырья для производства масел.

Из нефти нафтенового основания производство базовых масел с высокими ИВ сложно, тем не менее эти масла пригодны для выработки товарных масел определенного ассортимента.

По ИВ масло делится на:

низкоиндексные (ИВ не выше 80),

среднеиндексные (ИВ равно 80-90),

высокоиндексные (ИВ равно 90-95 и выше).

В качестве компонентов базовых масел современного уровня качества используют базовые масла со сверхвысоким ИВ (выше 100), представляющие собой продукты глубокой гидрокаталитической переработки нефтяного сырья.

Учитывая важность и высокую информативность ИВ как показателя, Американский нефтяной институт (API) рекомендует классифицировать базовые масла по 3 показателям:

доля нафтено-парафиновых углеводородов,

Температура застывания — показатель, характеризующий низкотемпературные свойства масла, то есть возможность его эксплуатации при отрицательных температурах.

Большинство базовых масел имеют температуры застывания в интервале 0 о С — -15 о С, но есть группа низкозастывающих масел с температурой застывания ниже -30 о С.

В основном это маловязкие базовые масла, являющиеся основами трансформаторных, авиационных, некоторых гидравлических, а также зимних моторных и трансмиссионных масел.

Температура вспышки масел характеризует наличие в масле легкокипящих фракций и связана с таким важным для производства моторных масел показателем, как испаряемость.

Цвет масел является товарным показателем и, как и ИВ, характеризует глубину и качество их очистки.

Коксуемость — характеристика остаточных масел (в дистиллятных — коксуемость весьма незначительна), достаточно четко характеризующая качество масел с точки зрения нагаро- и лакообразования в процессе эксплуатации товарного (моторного) масла на этой основе.

Значение коксуемости зависит от глубины и качества процессов деасфальтизации и селективной очистки при производстве масла.

Химические свойства

Физико-химические показатели, характеризуя качество базового масла, являются косвенными. В основном качество базовых масел и эксплуатационные показатели товарных масел зависят от химического и фракционного состава.

Эксплуатационные свойства товарного масла зависят от состава базового масла.

От углеводородного (химического) состава базового масла зависят:

вязкость — определяет толщину смазывающей пленки, то есть надежность смазывания; текучесть и прокачиваемость при низких температурах; сохранения необходимой для надежного смазывания вязкости при высоких температурах; потери энергии; износ;

стабильность к окислению — определяет сохранение первоначальных физико-химических и эксплуатационных свойств масла, включая его минимальную коррозионную активность в процессе эксплуатации;

поверхностная активность — определяет вспениваемость и эмульгируемость масла; в определенной степени влияет на коррозионную активность масла;

растворяющая способность — определяет способность базового масла растворять композицию присадок; в определенной степени влияет на моющие (детергентно-диспергирующие) свойства масла.

От фракционного состава базового масла зависит испаряемость, характеризующая расход масла и степень его загущения в процессе эксплуатации, ведущего к образованию отложений.

По химическому составу нефтяные масла представляют собой смесь углеводородов молекулярной массой 300-750, содержащих в составе молекул 20-60 атомов углерода.

Базовые масла состоят из групп изопарафиновых, нафтено-парафиновых, нафтено-ароматических и ароматических углеводородов различной степени цикличности, а также гетероорганических соединений, содержащих кислород, серу и азот.

Гетероорганические соединения (в особенности кислородные соединения) являются основой смол, содержащихся в базовом масле.

Химический состав базовых масел и структура входящих в их состав углеводородов определяются как природой перерабатываемого сырья, так и технологией его переработки.

Условно все входящие в состав масляной фракции группы углеводородов можно разделить на желательные и нежелательные.

Желательными компонентами являются: изопарафины, нафтено-парафиновые, моно- и бициклические ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями.

Содержание этих групп углеводородов в масле обеспечивает оптимальное сочетание эксплуатационных свойств и хорошую стабильность в процессе эксплуатации.

Нежелательные компоненты: твердые парафины, полициклические арены, смолистые и асфальто-смолистые соединения.

По фракционному составу масла представляют собой высококипящие продукты, вырабатываемые из нефтяных фракций, выкипающих при температуре выше 300 о С.

Основной объем масел вырабатывают с применением экстракционных процессов разделения сырья (дистиллятов и гудрона):

селективной очистки растворителем (фенолом, фурфуролом, N-метилпирролидоном),

деасфальтизации гудронов пропаном и сольвентной депарафинизации рафинатов селективной очистки в кетонсодержащем растворителе (последний процесс представляет собой одну из разновидностей процесса экстракции — экстрактивную кристаллизацию).

Постоянно снижается производство масел с использованием процесса сернокислотной очистки, что обусловлено снижением добычи пригодной для этого процесса нефти, образованием больших количеств экологически вредных трудно утилизируемых отходов (кислый гудрон) и в большинстве случаев недостаточно высоким для современных требований качеством получаемых масел.

В относительно небольших количествах вырабатываются масла с использованием процессов гидрокрекинга и гидрокаталитической депарафинизации, хотя гидрокаталитические процессы и перспективны в производстве масел и их ожидает дальнейшее развитие.

Приготовление товарных нефтепродуктов

Товарные масла получают смешением (компаундированием) базовых дистиллятных масел друг с другом или с остаточным компонентом. Высококачест­венные товарные масла приготовляют с обязательным введением присадок, чаще всего композиций присадок разного функционального действия. Смеше­ние (компаундирование) — один из важных процессов заключительной стадии производства товарных нефтепродуктов, включающий в себя разработку и ис­пользование наиболее эффективных технологических схем и систем управления, расчеты оптимальных рецептур смесей с учетом показателей свойств товарных масел и т. д. В зависимости от требований к качеству товарных масел, наличия необходимых компонентов, объема резервуарных парков и других технологи­ческих возможностей прозводства применяют разные методы смешения: пе­риодическое частичное смешение в трубопроводе и непрерывное смешение в трубопроводе. Периодическое смешение относится к числу старых методов и заключается в последовательной закачке базовых масел в резервуар и цирку­ляции смеси насосом до получения однородного по составу и свойствам про­дукта. При достижении необходимой вязкости масла в резеруар закачивают присадки и смесь прокачивают через подогреватель в течение 6-8 ч. Периоди­ческий способ смешения имеет низкую производительность и трудоемок. Его обычно используют на заводах, выпускающих ограниченный ассортимент то­варных масел. При частичном смешении в трубопровод одновременно вводят все компоненты товарных масел в необходимых соотношениях. Состав и свой­ства масел окончательно корректируют, добавляя необходимое количество компонентов. Такой метод смешения используют для приготовления масел, со­стоящих из небольшого числа компонентов довольно постоянного качества. Значительно эффективнее и экономичнее схема непрерывного смешения компонентов масел и присадок в трубопроводах с использованием автоматизированных станций смешения. В этом случае все компоненты подают в трубопровод в точно заданных соотношениях, и в любой момент в смесительном кол лекторе получают товарное масло требуемого качества. При этом обязательно используют автоматические анализаторы качества на потоках, на технологических трубопроводах устанавливают фильтры, газоотделители, измерители расхода и исполнительные устройства в соответствии с технологическими требованиями и заданными физико-химическими показателями товарных масел. Автоматическое смешение компонентов масел в трубопроводе обеспечивает не прерывность процесса компаундирования и позволяет снизить температур> время приготовления масел за счет исключения циркуляции, повысить точность дозировки компонентов, сократить расход дорогостоящих компонентов — присадок, а также электроэнергии, улучшить условия труда и с области требования техники безопасности. Эксплуатация автоматических станций смешения дает значительный экономический эффект, складывающийся из увеличения точности смешения и экономии дорогостоящих компонентов (60-70 %), ускорения оборачиваемости резервуаров (15-20%), сокращения резервуарного парка (10-15%), экономии электроэнергии (5-15%). Капитальные затраты окупаются через 1-2 года. Пропускная способность станций смешения при поступлении компонентов с технологических установок значительно ниже, чем при совмещении компонентов, поступающих из резервуаров. Для стабилизации расходов и качественных показателей компонентов, поступающих на смешение, между установками и узлом смешения часто вводят промежуточные резервуары небольшой емкости для хранения избытка компонентов или возмещения их недостатка. На многих заводах применяют станции смешения, представляющие собой комбинацию схем, сочетающие периодическое и непрерывное смешение масляных компонентов и присадок. Широко распространена схема смешения по базовому компоненту, т. е. Один или два основных компонента, принятые за базовые и составляющие основную часть товарного масла, подают непосредственно с технологических установок, а другие компоненты — из резервуаров. При такой схеме увеличивается гибкость узла смешения, значительно сокраща­ется резервуарный парк и упрощается нахождение оптимальных смесей.

Пла­стичные смазки представляют собой высокоструктурированные тиксотропные дисперсии твердых загустителей в жидкой среде. Они относятся к числу сма­зочных материалов, широко используемых в различных областях техники. Первый смазкой была колесная смазь, изготовленная из нефтяных остатков, за­гущенных кальциевыми мылами смоляных кислот. Всесторонние исследования смазок выявили их коллоидную природу, позволили научно обоснованно по­дойти к их производству и применению. Несмотря на сравнительно малые объе­мы производства по разнообразию областей применения смазки превосходят другие смазочные материалы. Смазки состоят из трех компонентов: 70-90% дисперсионной среды (жидкой основы); 10-13% дисперсной фазы (твердого за­густителя) и 1-15% добавок (модификаторов структуры, присадок и наполните­лей). В качестве дисперсионной среды используют преимущественно нефтяные масла, иногда — синтетические или их смеси с нефтяными маслами. Наиболее широко используют индустриальные масла средней вязкости. Синтетические масла (сложные эфиры, фтор- и хлорорганические жидкости) применяют, для приготовления смазок, используемых в высокоскоростных подшипниках, рабо­тающих в широком диапазоне температур. В связи с высокой стоимостью син­тетических масел, а также с целью улучшения их отдельных эксплуатационных свойств используют смеси синтетических и нефтяных масел. Загустителями яв­ляются металлические мыла (соли высокомолекулярных жирных кислот), твердые нефтяные углеводороды (церезины, петролатумы) и некоторые про­дукты неорганического (бентонит, силикагель) и органического (пигмены, са­жи, кристаллические полимеры, производные мочевины) происхождения. Наи­более распространенными загустителями являются мыло и твердые углеводо­роды. В зависимости от типа загустителя содержание его в смазках колеблется от 8 до 25% (масс). Для регулирования структуры и улучшения функциональ­ных свойств в смазки вводят добавки — наполнители и присадки. Наполнители — твердые высокодисперсные вещества, практически нерастворимые дисперсионной среде и всегда образующие в смазках самостоятельную фазу с частицами размером, значительно превосходящим размеры мыльных волокон.

Присадки в отличие от наполнителей почти всегда растворимы в дисперсионной среде и оказывают существенное влияние на структуру и реологические (объемно-механические) свойства смазок, что осложняет их применение по сравнению с маслами. Для улучшения свойств смазок применяют в основном те присадки, что и при производстве нефтяных масел; основными являются анти окислительные, противозадирные и противоизносные, ингибиторы коррозии. Смазки классифицируют по составу и назначению. Поскольку определяющее влияние на структуру и свойства смазок оказывают загустители, по тип загустителя положен в основу классификации смазок по составу. По типу загусти­теля смазки подразделяют на мыльные, углеводородные и смазки на неоргани­ческих загустителях. Мыльные смазки, в зависимости от состава загустителе делятся на обычные мыльные смазки, смазки на комплексных (в состав загус­тителя входят соли низко- и высокомолекулярных кислот) и смешанных (в со­став загустителя входят соли различных металлов) мыльных загустителях. По типу катиона молекулы мыла смазки делят на кальциевые, натриевые, литие­вые, бариевые, алюминиевые и т. д. В зависимости от состава жиров выделяют смазки на синтетических (фракции СЖК, получаемые окислением парафинов) и на природных (смеси гидрированных растительных и животных) жирах, а так­же на технических жирных кислотах.

По назначению смазки делят на анти­фракционные — для снижения трения и износа деталей машин и механизмов: консервационные — для защиты металлических изделий от коррозии; уплотнительные — для герметизации трущихся поверхностей, зазоров и щелей; спе­циальные -фракционные, приработочные, противообледенительные и т. д. Большая часть смазок относится, как по ассортименту, так и по объему произ­водства, к первым двум группам. Для приготовления антифрикционных смазок применяют в основном мыльные загустители; для консервационных — углево­дородные загустители. Нефтяные растворители широко используют при произ­водстве лаков, красок, эмалей, клеев и других продуктов. В качестве раствори­телей применяют, узкие прямогонные нефтяные фракции с температурой нача­ла кипения не ниже 70-80 °С. Это важно с точки зрения техники безопасности и минимальной токсичности растворителей. Низкая температура конца кипения (до 120 °С) позволяет легко отогнать растворитель или обеспечить высокую скорость его испарения при высыхании лака (резинового клея). НЛП выраба­тывает более 10 различных растворителей: бензин — БР — 1 («галоша»); Б — 2, экстракционный, для лакокрасочной промышленности (уайт-спирит); для про-мышленно — технических целей; петролейный эфир, а также продукты арома­тического ряда (бензол, толуол и т.д.)

Смазочно — охлаждающие жидкости (СОЖ) применяют для облегчения резания металлов, являющегося одним из распространенных и весьма трудоемких процессов в машиностроении. Процес­сы резания в зависимости от назначения, условий проведения, состава и свойств обрабатываемого металла существенно различаются скоростями (до 80 м/с), локальными температурами поверхностей трения (до 1700 °С) и контакт­ными давлениями (до 4000 МПа). Применение высококачественных СОЖ позволяет увеличить скорость резания и уменьшить износ дорогостоящего режу­щего инструмента. В настоящее время резание металлов осуществляется с применением масляных, водно-масляных и водных сред с добавками ПАВ, хи­мически активных присадок и твердых высокодисперсных порошков. Наибо­лее широко применяют водно-масляные СОЖ, эмульсии типа «масло в воде», а также водные растворы растворимых в воде масел с присадками (растворимые масла). Значительно реже, при резании труднообрабатываемых материалов, применяют нефтяные масла с композициями присадок.

Нефтяные пластифи­каторы. При производстве шин, резиновых технических изделий и полимер­ных материалов применяют различные по составу нефтяные продукты, выпол­няющие функции пластификаторов — наполнителей каучуков и умягчителей ре­зин. Пластификаторы — наполнители улучшают пластические свойства каучу­ков и значительно удешевляют их. Вместе с тем по прочностным свойствам ре­зины на основе маслонаполненных каучуков уступают продуктам без добавок. Пластификаторы — умягчители улучшают обрабатываемость резиновых смесей, диспергирование частиц сажи и других наполнителей в резиновых смесях, низ­котемпературные свойства и удешевляют готовую продукцию. В качестве пла­стификаторов применяют нефтяные продукты, а также продукты переработки каменных углей и сланцев, вещества растительного происхождения и синтети­ческие (простые и сложные эфиры). В зависимости от назначения использу­ются нефтяные пластификаторы разного химического состава: от чистых пара­фине — нафтеновых углеводородов до высокоароматизированных продуктов.

Нефтяной кокс представляет собой твердый пористый продукт черного света, состоящий тугоплавких продуктов глубокого уплотнения нефтяных углеводо­родов (карбоидов) и смолисто — асфальтеновых веществ с незначительным со­держанием органических солей. Элементный состав кокса (%): 90-97 углерода, 2-8 водорода, остальное — сера, азот, кислород и зола, в состав которой входят металлы (ванадий, никель и т. д.). Кокс широко применяют в различных облас­тях народного хозяйства. Наибольшее количества кокса потребляет цветная металлургия, при производстве алюминия, для приготовления анодной массы и обожженных анодов алюминиевых электролизеров, графитированных электро­дов и углеграфитовых конструкционных изделий. Для получения нефтяных коксов используется раз­ное по составу сырье: тяжелые остатки переработки нефти — мазуты и гудроны, крекинг — остатки и тяжелые газойли каталитического крекинга, смолы пироли­за, асфальт с установок деасфальтизации и остаточные экстракты селективной очистки деасфальтизатов фенолом.

Технический углерод (сажа) представляет собой высокодисперсный продукт черного цвета, получаемый при высокотем­пературном (1200-2000 °С) разложении углеводородов. Основными элемента­ми сажи являются углерод (90-99 %), водород (0,3-0,5 %) и кислород (0,1-7 %), содержание которых колеблется в зависимости от состава сырья и технологии производства. В саже может содержаться также до 1,5 % серы и до 0,5 % золы. Получают сажу печным, канальным (или диффузионным) и термическим ме­тодами. Сажа образуется в результате процессов испарения и горения, газификации и термического разложения нефтяного сырья с последующим взаимодействием частиц сажи с газообразными продуктами реакций. Сырьем для произ­водства сажи являются в основном жидкие нефтепродукты, а также природные и попутные газы. Жидкое нефтяное сырье должно быть высокоароматизированным и выкипать в узких пределах: термические и каталитические газойли, экстракты, зеленое и антраценовое масла, пековый дистиллят и т.д. Основные показатели качества сажи — размер частиц (дисперсность, размеры и форма са­жевых агрегатов), структурность, удельная поверхность, адсорбционная спо­собность, содержание летучих, серы, посторонних включений, зольность и рН-водной суспензии. Для некоторых марок оценивают показатели тепло- и элек­трофизических свойств, содержание частиц кокса. Свойства сажи определяются составом сырья и способом производства. Выпускают более 20 марок сажи, ко­торые классифицируют: по способу производства; по составу сырья; по удель­ной поверхности; по степени структурности. Применяют сажу в основном для повышения прочности каучуков при производстве шин и резино-технических изделий, в качестве пигмента в полиграфической и лакокрасочной промышлен­ности, в производстве взрывчатых веществ, копировальной бумаги, пластинок (музыкальных дисков), изоляционных материалов, карандашей и т.д.

Нефтя­ные битумы представляют собой жидкие, полутвердые или твердые нефтепро­дукты, вырабатываемые из гудронов, концентратов, крекинг-остатков и некото­рых тяжелых побочных продуктов, получаемых при выработке нефтяных масел. Битумы широко применяют в дорожном строительстве, в качестве водоне­проницаемого и связывающего материала, для защиты от воды при строитель­стве гидротехнических сооружений; при производстве кровельных материалов (лаков и мастик) и противокоррозионных покрытий. По областям применения битумы делятся на дорожные, строительные и специальные; по способу производства — на остаточные, окисленные и компаундированные. Элементный состав битумов: 80-85 % углерода; 8-11,5 % водорода; 0,2-4 % ки­слорода; 0,5-7 % серы; 0,2-0,5 % азота; а также металлы (никель, ванадий, желе­зо, натрий). Они представляют собой сложную коллоидную систему, состоящую из асфальтенов, высокомолекулярных смол и масел: асфальтены придают твер­дость и высокую температуру размягчения; смолы повышают цементирующие свойства и эластичность; масла являются разжижающей средой, в которой рас­творяются смолы и набухают асфальтены. Различают три основных способа производства нефтяных остатков перегонкой их в вакууме в присутствии водя­ного пара или инертного газа (остаточные битумы); окисление кислородом воз­духа тяжелых нефтяных остатков-гудронов, полугудронов, высокомолекуляр­ных экстрактов и крекинг-остатков (окисленные битумы); компаундирование (смешение) различных нефтяных остатков с высококипящими дистиллятами и окисленными или остаточными битумами (компаундированные битумы).

Нефтяные парафины представляют собой продукты белого или желтого цве­та, состоящие преимущественно из парафиновых углеводородов нормального строения. По температуре плавления различают парафины жидкие (< 27 °С) и твердые (28-70 °С); твердые парафины делятся на мягкие (28-45 °С); средне-плавкие (45-50°С) и твердые (50-65 °С). Очищенные парафины могут быть ма- товыми или прозрачными.. Матовость обусловлена оптической анизотропностью его кристаллов, а также трещинами между ними. Прозрачны обычно па­рафины узкого фракционного состава. При длительном хранении парафин ста­новится более прозрачным, что объясняется происходящей в нем рекристалли­зацией, сопровождающейся укрупнением кристаллов, в результате чего свето-рассеивание уменьшается. К эксплуатационным свойствам относятся твер­дость, механическая прочность, эластичность и т.д. Все они зависят от химиче­ского состава, вида связей между молекулами, их строения и плотности упа­ковки. При одинаковой температуре плавления парафины имеют большую твердость, чем церезины. Они при испытании в статических условиях имеют высокую механическую прочность, а в динамических условиях они хрупки. Церезины представляют собой кристаллические продукты от желтого до ко­ричневого цвета, в состав которых входят нафтеновые и ароматические углево­дороды с длинными алкильными цепями преимущественно изостроения, а так­же высокомолекулярные парафиновые углеводороды нормального и изострое­ния. Молекулярная масса церезинов составляет от 500 до 750. В отличие от па­рафинов церезины при равной молекулярной массе имеют более высокие тем­пературу плавления, вязкость и плотность; они менее тверды и более пластич­ны, чем парафины. Промышленностью вырабатывается широкий ассортимент нефтяных церезинов различного назначения. Часто парафины и церезины в чистом виде не удовлетворяют требованием потребителей по тем или иным свойствам. Необходимых качеств достигают при их смешении, получая компо­зиции для кондитерской и сыродельной промышленности. Церезины широко применяют в производстве пластичных смазок, вазелинов (смесь церезина и петролатума с нефтяным маслом); предметов бытовой химии (мастик, свечей, гуталинов); в качестве пропиточного и изоляционного материала в электро- и радиотехнической промышленности.

Вопросы для самопроверки

1. Сущность процесса компаундирования.

2. Преимущество непрерывного смешения.

3. Назначение пластических смазок.

4. Классификация смазок.

5. Что представляют собой наполнители?

Литература

1. Черножуков Н.И. Технология переработки нефти и газа. Часть III М., Химия,1982.

2. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Учебное пособие для вузов. Уфа, Гилем, 2002, 672 с.

8 Приготовление товарных масел

Товарные масла обычно получают смешением (компаундированием) базовых дистиллятных масел друг с другом или с остаточными компонентами. Высококачественные товарные масла приготовляют с обязательным введением присадок, чаще всего композиций присадок различного действия. Суммарное содержание присадок составляет от 3-8% (обычно) до 15-17%. Смешение — важный процесс заключительной стадии производства товарных масел.В зависимости от условий применяют различные методы смешения: периодическое смешение, частичное смешение в трубопроводах и непрерывное смешение в трубопроводе. Периодическое смешение — старый метод. Базовые масла последовательно закачиваются в резервуар, затем осуществляется циркуляция насосом до получения однородного по составу и свойствам продукта. При достижении необходимой вязкости масла в резервуар закачивают присадки и смесь прокачивают через подогреватель в течение 6-8 часов. Производительность низка, трудоемкость высока. ПС используется на заводах, выпускающих ограниченный ассортимент товарных масел. При частичном смешении в трубопровод одновременно вводят все компоненты товарных масел в необходимых соотношениях. Состав и свойства масел окончательно корректируют, добавляя необходимое количество компонентов. этот метод используют для приготовления масел, состоящих из небольшого числа компонентов довольно постоянного качества.Непрерывное смешение в трубопроводе с использованием автоматизированной станции смешения — эффективный метод. Все компоненты попадают в трубопровод в точно заданных соотношениях, в любой момент в смесительном коллекторе получают товарное масло требуемого качества. При этом используют автоматические анализаторы качества. Узкое место — дозирование присадок: малые расходы, высокая вязкость, токсичность и т.п.Широко распространена схема смешения по базовому компоненту: один или два основных компонента, принятых за базовые (основная часть товарного масла) подают непосредственно с технологических установок, иные компоненты — из резервуаров. при этом сокращается резервуарный парк и повышается гибкость узла смешения.

Производство и применение присадок

Присадками называют химические соединения, способные в малых количествах резко улучшать одно или несколько эксплуатационных свойств нефтепродуктов. Добавление присадок — экономически выгодный, а иногда и единственно возможный способ улучшения этих свойств.

Важнейшее качество присадок — высокая эффективность в улучшении эксплуатационных свойств. Кроме того присадки должны:

не ухудшать другие эксплуатационные свойства нефтепродуктов;

растворяться в нефтепродукте или его компонентах;

быть недорогими и иметь достаточную сырьевую базу;

сохранять эффективность в любых эксплуатационных условиях;

совмещаться с другими присадками, необходимыми для нефтепродуктов данного типа.

Мировое производство присадок в 1978 г. превышало 1,5 млн. т/год и непрерывно растет и по сию пору. Несмотря на некоторые общие для всех нефтепродуктов требования к присадкам условия их использования, условия их использования в топливах и смазочных материалах существенно различаются. Поэтому в качестве присадок даже одного назначения в этих нефтепродуктах, как правило, применяют различные соединения.

ХИМИЯ НЕФТИ

Нефтяные масла представляют собой смеси высокомолекулярных парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов с небольшой примесью смолистоасфальтеновых веществ.

В соответствии с областями применения масла подразделяются на смазочные и специального назначения. Смазочные масла, применяемые практически во всех областях техники, в зависимости от назначения выполняют следующие функции:

• уменьшают коэффициент трения между трущимися поверхностями;
• снижают интенсивность изнашивания;
• защищают металлы от коррозии;
• охлаждают трущиеся детали;
• уплотняют зазоры между трущимися деталями;
• удаляют продукты изнашивания.

Специальные масла служат рабочими жидкостями в гидравлических передачах, электроизоляционной средой в трансформаторах, конденсаторах, кабелях, масляных выключателях, используются при приготовлении пластичных смазок, присадок и т. п.

Обычно товарные масла получают путем добавления к базовым маслам композиции присадок. — это вещества, усиливающие положительные свойства базовых масел или придающие им необходимые новые свойства. Различают базовые масла трех типов:

• минеральные, получаемые в процессах переработки нефти (наилучшим сырьем являются парафино-нафтеновые нефти);
• синтетические, получаемые путем синтеза органических веществ;
• частично синтетические, состоящие из смесей минеральных и синтетических.

По способу выделения минеральные базовые масла подразделяют на:

• дистиллятные, получаемые из масляных фракций выделенных при вакуумной перегонке мазута. Традиционная схема производства предусматривает выделение трех фракций с пределами температур выкипания 350-400, 400-450 и 450-500°С. Иногда для получения качественных масел выделяют четыре-пять масляных фракций с температурами выкипания 20-60°С и наложением температур не более 20°С, при этом обеспечивается четкое разделение между концевой фракцией (540-560°С) и гудроном;
• остаточные, получаемые из деасфальтизата, выделенного при деасфальтизации гудрона жидким пропаном; на ряде заводов остаточное масла могут быть получены также при переработке фракции 500-560°С, выделенной при глубоковакуумной перегонке мазута;
• компаундированные (смешанные), получаемые при смешении в определенных пропорциях дистиллятных и остаточных базовых данных.

Очистка масел

Масляные дистилляты и деасфальтизат содержат нежелательные компоненты, подлежащие удалению:

• полициклические ароматические углеводороды;
• асфальтосмолистые вещества;
• нефтяные кислоты;
• органические соединения, содержащие азот, серу, кислород и некоторые металлы.

По способу очистки различают масла:

• селективной очистки;
• адсорбционной очистки;
• кислотно-щелочной очистки;
• кислотно-контактной очистки;
• гидроочистки (или гидрокрекинга).

Традиционная схема включает селективную очистку масляных дистиллятов и деасфальтизата с последующей низкотемпературной депарафинизацией рафинатов и гидродоочисткой (гидрофинишинг) или контактной очисткой глинами депарафинированных масел с получением компонентов базовых масел.

При очистке селективным растворителем (фенол, фурфурол или N-метилпирролидон) удаляются полициклические ароматические соединения, смолы, асфальтены и гетеросоединения, ухудшающие вязкостно-температурные и антиокислительные свойства масел. При депарафинизации дистиллятных рафинатов смешанным растворителем (метил-этилкетон-толуол) удаляются нормальные высокоплавкие парафины (гач), а при переработке остаточных рафинатов — церезины (петролатум), ухудшающие низкотемпературные свойства. При гидродоочистке (или контактной очистке) удаляются полярные гетеросоединения, ухудшающие цвет и запах. Иногда в схеме производства предусматривается гидроочистка масляных фракций или рафинатов. По технологии фирм «Эксон-Мобил» и «Шеврон» высококачественные масла получают путем гидрокрекинга масляной фракции с последующей гидроизомеризацией или каталитической депарафинизацией. На раде заводов масла получают гидроизомеризацией гача — продукта депарафинизации масел.

Показатели качества масел

Основными показателями качества смазочных масел являются:

• уровень вязкости и вязкостно-температурные свойства;
• температура застывания;
• устойчивость к окислению кислородом воздуха (химическая стабильность);
• стабильность при рабочих температурах (термостабильность);
• смазывающие свойства;
• защитные и антикоррозионные свойства.

Наилучшими вязкостно-температурными свойствами обладают изопарафиновые и нафтеновые углеводороды, химически стабильны малоциклические нафтены, нафтено-ароматические компоненты и высокомолекулярные сернистые соединения. Смазывающая способность максимальна у ароматических соединений и смол. Однако они обладают низкими вязкостно-температурными и антиокислительными характеристиками и подлежат удалению.

Синтетические масла

Синтетические базовые масла разделяют на углеводородные (полиальфаолефины и алкилбензолы) и неуглеводородные (эфиры двухосновных кислот и сложные эфиры многоатомных спиртов). Синтетические и базовые компоненты нередко комбинируют, чтобы нивелировать недостатки одного из компонентов. Недостатки синтетических масел — худшая совместимость с эластомерами и коррозионная активность по отношению к сплавам цветных металлов. Синтетические масла по сравнению с минеральными имеют ряд преимуществ:

• меньшее изменение вязкости с температурой (индекс вязкости — до 150);
• низкую температуру застывания — до минус 60-70°С;
• низкую испаряемость;
• меньший расход масла;
• лучшую стойкость к окислению;
• лучшую термическую стабильность;
• меньшую склонность к образованию отложений;
• надежное смазывание при высоких нагрузках и температурах;
• увеличенные сроки замены масла;
• меньшие потери на трение и экономию топлива.

Частично синтетические масла получают смешением глубокоочищенных минеральных базовых масел с синтетическими. По сравнению с синтетическими они имеют более низкую стоимость, в них устранен ряд недостатков синтетических масел и сохранены преимущества последних.