ХИМИЯ НЕФТИ

Классификация нефтяных масел

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. Присадки - 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.