Желательные и нежелательные компоненты масел

Основные эксплуатационные свойства масел – вязкость и вязкостно-температурные свойства, подвижность при низких температурах, химическая и термоокислительная стабильность, смазочная способность, защитная способность – зависят от их химического и фракционного состава.

Содержащиеся в масле углеводороды по-разному влияют на вязкость и вязкостно-температурные свойства. Парафиновые углеводороды характеризуются наименьшей вязкостью. С увеличением разветвления цепи вязкость парафиновых углеводородов возрастает и вязкостно-температурные свойства ухудшаются. Циклические углеводороды имеют значительно большую вязкость, чем парафиновые. Вязкость выше у нафтеновых углеводородов, чем у ароматических такой же структуры. В общем случае чем больше колец в структуре молекулы и чем длиннее и разветвленнее боковые цепи, тем выше вязкость циклических углеводородов. Наибольшую вязкость имеют смолисто-асфальтеновые вещества.

Максимальный индекс вязкости (ИВ) имеют нормальные парафиновые углеводороды. ИВ изопарафиновых углеводородов заметно ниже. Для циклических углеводородов общим является улучшение вязкостно-температурной характеристики с уменьшением цикличности молекул, с увеличением длины боковых цепей и числа углеродных атомов в молекуле.

Таким образом, для получения масел с хорошими вязкостно-температурными свойствами следует наиболее полно удалять из фракций полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), нафтеноароматические углеводороды с короткими боковыми цепями и смолисто-асфальтеновые вещества.

Температура застывания масел и подвижность при низких температурах зависят от содержания твердых углеводородов и величины вязкости масел при конечной температуре охлаждения. Выделяющиеся при охлаждении масел кристаллы твердых углеводородов могут привести к потере подвижности масла из-за его застывания. Потеря подвижности и трудность запуска двигателя при низких температурах могут быть связаны также со слишком большой вязкостью масла при этих температурах, хотя температура застывания может быть и низкой. Поэтому для получения масел, подвижных при низких температурах, из них следует удалять твердые углеводороды, а также ПАУ и смолисто-асфальтеновые вещества, обладающие высокой вязкостью при низких температурах.

Что касается стойкости к окислению, то ПАУ с короткими боковыми цепями окисляются в наибольшей степени. Они являются нежелательными компонентами масел, поскольку при их окислении образуются смолы, асфальтены и карбены, вызывающие повышенное нагарообразование в двигателях. Однако ароматические углеводороды способны предотвращать окисление нафтеновых углеводородов (основного компонента минеральных масел). Особенно эффективны в этом отношении небольшие добавки ПАУ и смолисто-асфальтеновых веществ. Нафтеноароматические углеводороды активно реагируют с кислородом, образуя большое количество кислых продуктов и продуктов уплотнения. С этой точки зрения они также являются нежелательными продуктами. На окисление масел определенное влияние оказывают и сернистые соединения.

Таким образом, в традиционной схеме производства масел, регулируя глубину очистки масел, можно влиять на стойкость масел к окислению. В очищенных маслах для повышения стойкости к окислению оставляют небольшую часть ПАУ, смол и сернистых соединений. При углубленной очистке эксплуатационные свойства масел улучшают путем добавления соответствующих присадок.

Нефтяные минеральные масла при одинаковой вязкости уступают по смазочной способности растительным маслам и жирам. Это объясняется химической природой названных продуктов, наличием в них поверхностно-активных веществ (ПАВ). Заметно улучшается смазочная способность масел при наличии в них смол, сернистых и кислородсодержащих соединений. С точки зрения других эксплуатационных показателей масел эти соединения являются нежелательными. При удалении этих компонентов в процессе селективной очистки смазочная способность масел снижается. Для сохранения хорошей смазывающей способности вводят специальные поверхностно-активные присадки.

Коррозионная активность масел также зависит от их химического состава и определяется величиной исходного кислотного числа и его изменением в процессе окисления масел при работе. Углубление селективной очистки и гидроочистки снижает содержание сернистых соединений и коррозионную агрессивность масел. Однако переочистка масел полностью удаляет из них поверхностно-активные вещества, что вызывает ухудшение способности масел защищать металлы от воздействия внешней среды (электрохимическая коррозия).

Поточная схема производства базовых масел

Современные схемы производства масел включают различные гидрогенизационные процессы

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.

Единой нормативно-технической документации (НТД) на базовые масла не существует. На основы моторных масел разработаны и действуют технические условия ТУ 38.101523-80, ТУ 38.1011261-89; на индустриальные масла общего назначения, которые являются по сути базовыми маслами без присадок, - ТУ 38.101413-97; на трансмиссионные масла без присадок - ТУ 38.101529-75 и т.д.

Американский нефтяной институт (API) рекомендует классифицировать базовые масла по трем показателям: индекс вязкости, доля нафтено-парафиновых углеводородов и содержание серы.

Традиционные базовые масла I группы вырабатываются в России по действующим технологиям с применением процессов разделения сырья (перегонка, селективная очистка, сольвентная депарафинизация), а для производства масел групп II и III требуется использование новейших технологий, так как к ним предъявляются очень высокие требования по содержанию серы и индексу вязкости.

Таблица

Классификация базовых масел по API

Группа	Индекс вязкости	Массовая доля, %
нафтено-парафинов	серы
I	80-120	<90	>0,03
II	80-120	³90	0,03
III	³120	³90	0,03
IV	Все полиальфаолефины (ПАОМ)
V	Другие базовые масла кроме групп I, II, III и IV

Дата добавления: 2014-01-07