Что такое базовые масла?

9
20400

Практически все смазочные материалы (масла и смазки) состоят из масляной или маслоподобной основы (базового масла) и присадок, которые улучшающих природные характеристики основы и/или придают ей новые свойства и особенности.  При этом количество присадок меняется от долей процента в турбинных маслах до 25-30 процентов в моторных.

 

Базовые масла

Присадки присадками, однако основные эксплуатационные характеристики полученного смазочного материала будут весьма сильно зависеть от характеристик базового масла.

На сегодняшний день действует международная классификация американского института нефти (API) по которой все производимые базовые масла делятся на 5 групп в зависимости от происхождения, количества в них ненасыщенных углеводородов, серы и присущего им индекса вязкости.

Базовые масла API Группы I в обиходе называются «минеральными» и получаются на нефтеперегонных заводах из сырой нефти. Процесс их производства начинается с атмосферной дистилляции (отгонки) светлых топлив — бензинов, керосина, лигрои на и дизельного топлива. Остаток — мазут — дальнейшей разгонке при атмосферном давлении не подлежит. Однако при пониженном давлении ( при разряжении) из него отгоняются различные по вязкости фракции, которые и называются в дальнейшем «базовым маслом API Группы I». Химический состав этого продукта очень разнообразный.   В него входят углеводороды с различной длиной углеродной цепи, циклические и ароматические (содержащие бензольное кольцо) углеводороды различной степени насыщения, вещества содержащие азот и серу, и прочие примеси. Конечно же, после отгонки эти масляные фракции подвергаются различным процессам очистки (экстракции растворителями, глинами и т.п.). Все эти очистки из соображений экономии не дают полного эффекта, к тому же понижают общий выход базового масла. Базовые масла Группы I обычно имеют окраску от светло-желтой до темно-коричневой и характерный запах нефтепродуктов. Они имеют самое низкое содержание насыщенных веществ, самое высокое содержание серы и относительно низкий индекс вязкости .Из-за очень высокой разнородности молекулярного состав, эти масла имеют низкую окислительную стабильность, высокую испаряемость, относительно высокую температуру потери текучести.

Из-за простоты производства и высокой доступности (их производят практически во всех регионах мира) это самые дешевые масла, на основе которых в настоящий момент производится  до 70% общего объема смазочных материалов.

 

Ба­зо­вые мас­ла по спе­ци­фи­ка­ции API

 

ГРУППА Со­дер­жа­ние пре­дель­ных уг­ле­во­до­ро­дов, % Со­дер­жа­ние се­ры, % Ин­декс вяз­ко­сти
ГРУППА I <90 >0.03 80-120
ГРУППА II ≥90 ≤0.03 80-120
ГРУППА III ≥90 ≤0.03 >120
ГРУППА IV По­ли­аль­фа­о­ле­фи­ны
ГРУППА V Дру­гие ба­зо­вые мас­ла

Но многих производителей оборудования и смазочных материалов эксплуатационные характеристики минеральных базовых масел и получаемых из них минеральных смазочных материалов уже перестают удовлетворять. Главным образом ихне устраивают низкая окислительная стабильность и относительно высокие температуры замерзания. Низкая окислительная стабильность отражается на короткой жизни финишных минеральных масел и смазок. Высокие температуры потери текучести (замерзания) и относительно низкий индекс вязкости сужают температурный интервал их применения. Наличие легких фракций в базовом масле объясняют высокий их «угар»при эксплуатации.

Низкая окислительная стабильность минеральных смазочных материалов в процессе службы выливается в их быстрое потемнение, повышение вязкости, в образовании шламов, лаков и нагаров на деталях смазываемого оборудования, что конечно же не способствует продолжительной жизни этих деталей. Высокие температуры замерзания ограничивают климатические зоны их применимости, вызывая необходимость сезонных замен. Высокий «угар» — дополнительный расход смазочных материалов.

Для уменьшения таких отрицательных черт нефтехимики начали производить базовые масла API Группы II, которые чаще всего называют «гидрокрекинговыми или гидрообработанными». Как видно из названий, процесс заключается в обработке минерального базового масла Группы I водородом при высоких температурах и в присутствие катализаторов. В этих условиях водород присоединяется по ненасыщенным связям углеводородов, «раскрывает» циклические и ароматические цепи. С легкими углеводородами, с соединениями серы и азота, водород образует газообразные продукты, удаляемые из сферы реакции. Длинные молекулы линейных углеводородов (парафинов) разрушаются (крекинг), превращаясь в более короткие молекулы.  В результате такой обработки на выходе получаются практически не содержащие серы бесцветные масла, обладающие более высокой степенью насыщенности (а значит и более высокой окислительной стабильностью) и низкой температурой замерзания благодаря меньшему содержанию парафинов. Однако масла Группы II продолжают обладать относительно низким индексом вязкости, сужающим интервал рабочих температур финишных смазочных материалов, произведенных на их основе.

Гидрокрекинговые базовые масла в основном производятся в северной Америке и Южной Корее. Однако спрос на них растет, и многие нефтяные компании ( в частности российские) интенсивно модернизируют старые и строят новые установки для производства базовых масел Группы II. Стоимость этих масел и, соответственно, финишных смазочных материалов на их основе в 1.5-1.8 раз выше, чем минеральных.

Требования к финишным смазочным материалам с широким температурным диапазоном использования побудили нефтехимиков производить базовые масла с высоким индексом вязкости. Это достигается опять же при помощи водорода, который в определенных условиях переводит линейные цепочки парафинов в разветвленные. Процесс называется гидроизомеризация. Присутствие таких изомеризованных парафинов повышает индекс вязкости базового масла, но дополнительная операция поднимает стоимость полученных «нетрадиционных» базовых масел API Группы III в 2.3-2.8 раз над минеральными. Но получаемые базовые масла и финишные смазочные материалы на их основе еще более химически стабильны, еще меньше «угорают» и обладают прекрасными низкотемпературными характеристиками и высоким индексом вязкости.

Желание отказаться от нефти, как источника производства смазочных материалов, побудили химиков заняться строительством углеводородных молекул необходимого размера ( в химии их называют поли-альфа-олефинами)для производства синтетических ПАО базовых масел API Группы IV. Их производят на сложных химических установках, сшивая короткие молекулы компонентов природного газа в более длинные, которые называются деценами.  На их основе и производят базовые масла и финишные смазочные материалы исключительных характеристик — очень высокая окислительная стабильность, малая испаряемость и очень низкая температура замерзания (чистые поли-альфа-олефины теряют текучесть при температурах ниже -70 °C). Из-за их высокой стоимости ( в 4 раза дороже минеральных) ПАО масла используются в основном для изготовления моторных масел, хотя существуют и синтетические трансмиссионные, гидравлические, редукторные и прочие индустриальные масла и смазки.

В последнюю API Группу V входят базовые масла, называемые «истинные синтетики». Это название подчеркивает, что для их производства не используются ископаемые ресурсы (нефть, газ). Получаемые на химических заводах, эти масла (или правильнее говорить маслоподобные жидкости) включают десятки наименований.  Это и полиалкиленгликоли, и силиконы, фосфорные и сложные эфиры и многие другие. Их применение обусловлено особыми техническими требованиями к оборудованию, экстремально высокими и низкими температурами, требованиями негорючести, химической инертности и многими другими параметрами. Стоимость этих основ в десятки, а тои в сотни раз выше обычных минеральных базовых масел. Но эксплуатационные требования оправдывают затраты.

В эту же группу включены и растительные масла, которые все чаще используются для производства экологически безопасных индустриальных масел.

Следует обратить внимание, что до середины 2006 г «синтетиками» называли базовые масла IV и V Групп и полученные на их основе финишные смазочные материалы. Однако сейчас производителям смазочных материалов РАЗРЕШЕНО в названии своих продуктов, полученных на основе II, III, IV и V Групп, упоминать слово «синтетика» в различных контекстах. «Минеральными» сегодня остались только материалы Группы I.

9 КОММЕНТАРИИ

  1. Сдаётся мне, что автор статьи описывая способ получения II и III ргуппы как минимум перепутал процессы.

  2. Продажа базовых масел SN-180; SN-350; SN-600. Производство Туркменбашинский КНПЗ.
    +99365639171 Назар

  3. День добрый! Подскажите, пожалуйста, что значат цифры у базовых маслел SN 150, SN 600? Нигде не могу найти эту информацию.

    • Традиционные марки базовых дистилляционных масел. Цифра — вязкость в SUS при 100 С. Реальная вязкость обычно =-5%

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here