Производство масел

Основное назначение масел – смазка трущихся твердых поверхностей. Кроме того, они используются в других целях, например, для охлаждения и специальных технических целей. Основными характеристиками масел являются:

1. Вязкость – в зависимости от условий эксплуатации, требования к вязкости различны (легкие индустриальные масла должны иметь кинематическую вязкость при 50ºС от 4 до 8,5 мм²/с, а наиболее вязкие остаточные масла 60 – 70 мм²/с).

2. Для масел, работающих в широком диапазоне изменения температур, большое значение имеет вязкостно-температурная характеристика или индекс вязкости.

При высоких температурах масла не должны сильно разжижаться, а при низких температурах, наоборот, не терять свою текучесть. Природные вязкостно-температур-ные свойства нефтяных масел даже лучших месторождений не соответствуют требованиям к современным моторным маслам. Значительное улучшение свойств масел достигается путем удаления из них низкоиндексных компонентов и применения специальных присадок.

3. В случае, когда масло работает при больших нагрузках и малых скоростях движения даже высокая вязкость масла не обеспечивает режима жидкостной смазки. При этом масло полностью выжимается из-под трущихся поверхностей. Важнейшей характеристикой в этом случае становится не вязкость, а маслянистость или смазывающая способность. Это способность создавать на металлической поверхности весьма прочный, хотя и тонкий смазочный слой толщиной, не превышающей одного микрона, т.е. от 50 до 500 молекулярных слоев. Такой тип смазки получил названия полусухой или граничной смазки. Несмотря на ничтожную толщину такого слоя, износ материалов уменьшается в несколько тысяч раз по сравнению с сухим трением.

4. Масла для холодильных машин, трансформаторов, приборные, моторные и другие не должны терять подвижность при низких температурах до минус 18 – 30 и даже минус 60 ºС. Величина температуры застывания масел зависит от присутствия в них высокомолекулярных твердых углеводородов (парафинов и церезинов). При низких температурах они кристаллизуются, образуя пространственные структурные сетки, в результате масло теряет текучесть. Для понижения температур застывания проводят депарафинизацию масел с отделением твердых кристаллов углеводородов, после этого в масло вводят специальные присадки (депрессоры).

5. Химическая стойкость по отношению к кислороду воздуха – это характеристи-

ка наиболее важна для масел, которые эксплуатируются в условиях циркуляционной смазки, т.е. многократно прокачиваются через узлы трения. Окисление может происходить либо во всем объеме масла, либо в тонком слое, когда масло прокачивается через цилиндропоршневые узлы трения. В последнем случае масло работает в особо тяжелых условиях.

Радикальным способом повышение антиокислительных свойств является использование процессов каталитического гидрирования масел. Для этих целей используются также специальные антиокислительные присадки. Кроме перечисленных к маслам добавляются и другие присадки: антикоррозионные, противозадирные, моющие, антинагарные, антипенные и др. В настоящее время используются многофункциональные присадки, которые улучшают одновременно различные свойства масел. Это либо смесь присадок одностороннего действия, либо специальные сложные органические соединения, содержащие серу, фосфор, металлы и различные полярные группы.

Все нефтяные масла получают из мазута в три этапа:

1. Подготовка сырья – это получение исходных масляных фракций.

2. Получение базовых масляных компонентов из исходных масляных фракций.

3. Смешивание отдельных базовых масляных компонентов (компаундирование)

и «сдабривание» их присадками для получения товарных марок масел.

Принципиальная блок-схема получения масел из мазута приведена на рис. 69. Она включает в себя следующие основные стадии.

1. Подготовка сырья, которая состоит в вакуумной перегонке мазута по масляной схеме. Получаемые фракции делят на две группы:

а) дистиллятные (300 – 400; 350 – 420 и 420 – 450 ºС),

б) остаточные – это остаток перегонки мазута (гудрон или полугудрон).

Соответственно этому масла, получаемые из дистиллятных масляных фракций, называются дистиллятными, а из гудрона – остаточными.

Получение базовых масляных компонентов из исходных масляных фракций представляет собой сложный многоступенчатый процесс очистки. Необходимо удалить все кислые соединения, непредельные углеводороды, частично сернистые соединения, полициклические ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями и твердые углеводороды. Для этого используют различные методы очистки: экстракцию селективными растворителями, кристаллизацию при пониженной температуре, адсорбцию,

Рис. 69. Блок-схема производства масел из нефтей восточных районов

2. Взаимодействие с серной кислотой, гидроочистку и другие процессы. Производство остаточных масел сложнее, чем дистиллятных из-за высокого содержания смолисто-асфальтеновых примесей в исходном сырье (гудроне) до 50 % и более.

Гудрон, прежде всего, подвергают деасфальтизации, то есть освобождению от смолисто-асфальтеновых примесей. Очищенный гудрон (деасфальтизат) направляют далее на селективную очистку фенолом или фурфуролом для доизвлечения оставшихся смолисто-асфальтеновых примесей, но главным образом для удаления низкоиндексных полициклических ароматических углеводородов с короткими боковыми цепями с целью повышения индекса вязкости. Иногда деасфальтизацию и селективную очистку объединяют с использованием парных растворителей (доусол-процесс).

Из рафинатов селективной очистки (масляные фракции) после селективной очистки осаждают твердые углеводороды при помощи специальных избирательных растворителей (метилэтилкетона, толуола и др.) при охлаждении. Масляные фракции после отделения выпавших кристаллов твердых углеводородов (депарафинизат) окончательно доводят до кондиции путем адсорбционной очистки или гидроочистки. Дистиллятные масляные фракции в деасфальтизации не нуждаются, а в остальном схема производства дистиллятных и остаточных масел совпадают.

3. Масла товарных марок готовят смешиванием отдельных компонентов базовых масел в строго определенных соотношениях с добавлением присадок. Это происходит на

установках компаундирования.