В предыдущей статье Пластичные смазки мы говорили о том, что существует 5 групп базовых масел. Сегодня поговорим о них подробнее и ответим на вопрос: Что входит в состав смазочных материалов и как производят базовые масла?
Из чего состоят смазочные материалы
Если рассмотреть любой смазочный материал в виде диаграммы, то будет понятно, что в основе 70% составляет базовое масло и 30% это пакет присадок (см. рис.1).
Присадки позволяют частично улучшить эксплуатационные характеристики продукта. Многим производителям хотелось бы добавить больше присадок в свой продукт, чтобы улучшить те или иные свойства, но основную работу в двигателях, подшипниках, гидравлических системах выполняет именно базовое масло.
Как производят базовое масло первой группы
Итак, базовые масла первой группы, это как раз те самые минеральные смазочные материалы. В первую очередь нефть поступает на нефтеперерабатывающее предприятие, где она подается в ректификационную колонну.
Это сооружение высотой около 120 метров (рис.2), которая поделена на полости или тарелки (так называют их специалисты). В каждой из этих полостей поддерживается определенная температура.
В верхней части колонны поддерживается температура от 50 градусов до 100. Чем ниже расположена тарелка, тем выше будет температура. Что же происходит при таком варианте воздействия температуры на нефть?
А происходит следующее, из нефти начинают испаряться углеводороды. В первую очередь испаряются газовые фракции. За ним испаряются бензиновые фракции.
Затем идут к испарению те углеводороды, которые мы относим с вами к керосину. Далее фракции дизельного топлива и в нижней части колонны остается густой остаток который получил название мазут (гудрон).
На самом деле в нижней части колонны температура начинает достигать 500-600 градусов, но при этом из нефти больше ничего не испаряется. У нас остался густой остаток из которого очень трудно при атмосферном давлении получить базовое масло.
Процесс очищения мазута
Для очищения мазута специалисты делают следующее: отводят его в другую колонну и в ней уже стараются придерживать вакуум и очень высокие температуры (рис. 3).
Это позволяет получить в процессе разложения мазута несколько погонов или выходов базовых масел, которые имеют разный цвет, разную вязкость и немного разные свойства.
Важно понимать, что каждый из этих погонов ещё не может работать как товарный смазочный материал. Это связано с содержанием в них линейных парафинов, ароматических углеводородов и серы.
Всё лишнее требуется удалить, поэтому специалисты добавляют специальный растворитель (см. рис. 4), который вымывает эти углеводороды. Таким образом и получается на выходе базовое масло первой группы.
Плюсы и минусы базового масла первой группы
Самый огромный плюс этого продукта конечно же цена. В производстве это самый дешёвый вид базового масла.
Из минусов: низкая термоокислительная стабильность, частая замена смазочного материала. Высокое содержание серы и ароматики, которые не удалось очистить с помощью специального растворителя.
Третий и наверное самый важный минус — это низкотемпературные свойства. Это означает, что получить минеральное базовое масло с температурой застывания ниже чем -10-15°C градусов практически невозможно.
Многие производители использует базовые масла первой группы при производстве трансмиссионных, гидравлических и моторных масел. Рынок сбыта очень велик и не смотря на некоторые недостатки данного продукта от его производства отказаться никто не может.
Производство базового масла второй группы
Для получения базовых масел второй группы используют непосредственно первую группу БМ (базового масла). Производственный цикл точно такой же (см. рис 2,3,4). Правда есть одна особенность.
Полученную первую группу заливают в отдельный резервуар. Туда же подают под высоким давлением водород. После этого ёмкость оставляют на определённое время. По окончанию выдержанного периода на выходе получаем базовое масло 2-й группы (см. рис 5).
Что происходит с маслом в данном технологическом процессе? Водород, который мы закачиваем в ёмкость вытягивает на себя серу, находящуюся в составе самого продукта.
Отличительные свойства 2-й группы БМ
Как результат мы получаем II группу БМ с очень схожими показателями первой группы. А в чём же заключается схожесть? В первую очередь цена. Процесс производства достаточно не сложный и не дорогой.
А какие же есть отличия от предыдущего масла? Первое — это существенно более низкое содержание серы и частично ароматических углеводородов. Кроме того, снижена коррозионная агрессивность, что позволяет увеличить интервал замены масла в каких либо узлах.
Базовые масла третьей группы
Начальный этап производства данной группы абсолютно идентичен первому и второму варианту БМ (базовых масел), но с одним дополнением. После того, как получены образцы первых групп базовых масел, их отправляют в следующий ряд колон. Которые состоят из таких же тарелок, температурой нагрева 450°C, постоянным давлением 15мПА и одновременной подачей водорода (см. рис 6).
Как итог химического процесса на выходе мы получаем абсолютно прозрачное базовое масло. Данный процесс производства технологи называют гидрокрекингом или перестроением молекулярного состава, когда большие парафины начинают изменять свою структурную цепочку.
Плюсы и минусы базового масла третьей группы
Гидрокрекинговые смазочные материалы имеют очень высокую стоимость. Это один из основных минусов. Потому как задействовано несколько тяжёлых процессов нефтехимического производства, которое возможно реализовать только при наличии дорогостоящего оборудования.
Теперь из плюсов:
— Практически отсутствует сера
— Отсутствует ароматика
— Высокая термоокислительная стабильность
— Низкая испаряемость
Заключение по БМ 3-й группы
Смазочные материалы третьей группы относятся к синтетическим. На основе чего сделаны такие заключения? Дело в том, что углеводород, который получается во время переработки (гидрокрекинга) является абсолютно идентичный углеводородам, которые получаются в процессе химического синтеза (это 4-я группа БМ).
Базовые масла четвёртой группы
Это категория масел, которую во всём мире принято считать абсолютной синтетикой. Для того чтобы заслужить это утверждение, нужно потратить огромное количество ресурсов. Основным компонентом для производства базовых масел 4-й группы является этилен (см. рис 7).
Именно этот двухатомный газ нужен для получения БМ четвёртой группы. Этилен помещают в отдельный реактор, в котором установлен металлогидридный катализатор содержащий в своём составе серебро и платину.
Далее на этот катализатор подают электричество под высоким напряжением. В результате происходит реакция или процесс конденсации. Объединение молекул этилена и образования необходимого нам изопарафина.
Плюсы и минусы базового масла 4-й группы
Начнём с минусов:
— Очень высокая цена готового масла
— Большие энергозатраты
— Высокая себестоимость производства
Плюсы:
— Полное отсутствие серы и нестабильных соединений
— Очень высокая термоокислительная стабильность
— Очень низкая испаряемость
Базовые масла пятой группы
В эту категорию входят все остальные базовые масла не вошедшие в группы 1, 2, 3, 4. Многие производители этой категории масел, успешно продают их на рынке смазочных материалов. Сюда входят силикон, биосмазки, полиэфиры и т.п.
Многие крупные нефтяные компании не используют эти компоненты в своём производстве. Почему? Потому что у них есть огромный минус (о нём чуть ниже) и брать возможные риски на себя они не станут.
Плюсы 5-й группы
- Низкая окисляемость
- Низкая испаряемость
- Работа при экстремальных температурах
- Увеличенный интервал замены
Минусы 5-й группы
Единственный минус, который перекрывает все положительные стороны данной категории смазок — это высокая агрессивность при контакте с водой. В случае попадания 1% воды в смазку, появляется риск разложения сложных эфиров на оксид углерода и воду.
В каких случаях это возможно? При перепадах температуры и высокой влажности, возможно образование конденсата в местах использования. Если эта влага составит до 1% по объёму, есть очень большой риск, что смазка начнёт разлагаться.
Вот пожалуй основные моменты по производству базовых масел и составу смазочных материалов. Надеемся статья была Вам полезна. Желаем всем хорошего настроения и успехов в делах!
