Технология производства смазочных масел

СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

По ISO 6743/0 (ГОСТ 28549.0) Класс L (Смазочные материалы, индустриальные масла и родственные продукты) включает 18 групп продуктов, обозначаемых буквами латинского алфавита (табл. 1).

 

Таблица 1 ДЕЛЕНИЕ НА ГРУППЫ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИНДУСТРИАЛЬНЫХ МАСЕЛ   И РОДСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПО ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПО ISO 6743/0 (ГОСТ 28549.0)
Группа	Область применения	Обозначение стандарта, в котором изложена детальная классификация
		ISO	ГОСТ
А	Открытые системы смазки	6743/1	28549.1
В	Смазывание литейных форм	-	-
С	Зубчатые передачи	-	-
D	Компрессоры (включая холодильные  машины и вакуумные насосы)	6743/ЗВ и 6743/ЗА	28549.4 и 28549.3
Е	Двигатели внутреннего сгорания	-	-
F	Шпиндели, подшипники и сопряженные  с ним соединения	6743/2	28549.2
G	Направляющие скольжения	6743/13	28549.13
H	Гидравлические системы	6743/4	28549.5
M	Механическая обработка металлов	6743/7	28549.7
N	Электроизоляция	-	-
Р	Пневматические инструменты	6743/11	28549.11
Q	Жидкие теплоносители	6743/12	28549.12
R	Временная защита от коррозии	6743/8	28549.8
Т	Турбины	6743/5	28549.6
U	Термическая обработка	-	-
X	Области, требующие применения пластичных смазок	6743/9	28549.9
Y	Разные области применения	6743/10	28549.10
Z	Цилиндры паровых машин	-	-

 

Для 15 групп разработана детальная классификация, включающая деление на категории в зависимости от назначения, состава и свойств смазочных материалов.

СМАЗОЧНЫЕ МАСЛА

КЛАССИФИКАЦИЯ МАСЕЛ  ПО НАЗНАЧЕНИЮ

 

В соответствии с ГОСТ 4.24 по основному назначению смазочные  масла делятся на группы и подгруппы, указанные в табл. 2.

 

Таблица 2 КЛАССИФИКАЦИЯ МАСЕЛ ПО НАЗНАЧЕНИЮ В СООТВЕТСТВИИ С ГОСТ 4.24
Группа	Подгруппа
Моторные	Универсальные
	Бензиновые
	Дизельные
Турбинные	Газотурбинные
	Турбинные общего назначения
Трансмиссионные	Для механических передач
	Для гидромеханических передач
	Для гидростатических передач
Индустриальные	Индустриальные общего назначения
Масла различного назначения	Компрессорные
	Цилиндровые
	Изоляционные

 

Заметим, что известные классификации  не отражают реально существующего многообразия типов смазочных масел.

 

СОСТАВ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ

 

Смазочные масла обычно представляют собой смесь базовых масел с присадками различного функционального назначения.

БАЗОВЫЕ МАСЛА

 

Базовые масла в зависимости  от состава традиционно делят на три группы: нефтяные, синтетические и полусинтетические. В последние годы появились также некоторые новые типы базовых масел.

Нефтяные (минеральные) базовые масла – получают из остатка (мазута), образующегося после атмосферной перегонки нефти и удаления из нее бензиновых и дизельных фракций (см. рис. 1) и последующей переработки. Процессы производства и очистки базовых масел могут комбинироваться различными способами. Типичная технологическая схема производства базовых нефтяных масел приведена на рис. 1.

 

Назначение основных операций производства базовых нефтяных масел следующее: – вакуумная перегонка позволяет избавиться от высококипящих компонентов (гудрон) и разделить перерабатываемый продукт на ряд фракций (дистиллятов), имеющих различную температуру выкипания, а значит и различную молекулярную массу, состав и свойства (плотность, вязкость, индекс вязкости, температура вспышки и др.); – очистка (селективная, сернокислотная, гидроочистка, адсорбционная и др.) проводится для удаления нежелательных компонентов (сернистые и кислородсодержащие соединения, непредельные углеводороды и др.), которые в процессе работы масла могут оказывать отрицательное воздействие. Указанные выше методы очистки в зависимости от выбранной технологической схемы могут применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими методами.

 

 

 

– деасфальтизация проводится для удаления из высоковязкого остатка после вакуумной перегонки асфальтенов – высокомолекулярных продуктов, вызывающих повышенное нагаро- и лакообразование при работе масел. Очищенная масляная фракция (деасфальтизат) используется в качестве компонента базовых масел.

– депарафинизация служит для удаления из дистиллятов и деасфальтизатов высокоплавких парафинов, повышающих температуру застывания масел.

Нефтяные базовые масла, полученные по традиционным схемам производства и очистки, представляют собой сложные смеси углеводородов (изопарафиновых, нафтено-парафиновых, нафтеново-ароматических, ароматических различной степени цикличности) с молекулярной массой 300-750 и содержащих в составе молекул 20 -60 атомов углерода, а также гетероорганических соединений (содержащих кислород, серу, азот и некоторые металлы). Эти масла имеют индекс вязкости примерно 90-100 единиц.

Компаундированные нефтяные базовые масла получают смешением дистилятных и остаточных компонентов. Смешение компонентов проводится как для получения заданной вязкости, так и для достижения необходимого углеводородного состава базовых масел (табл. 3).

 

Таблица 3 КОМПОНЕНТЫ НЕФТЯНЫХ БАЗОВЫХ МАСЕЛ
желательные	нежелательные
Изопарафиновые углеводороды	Твердые парафиновые углеводороды
Нафтено-парафиновые углеводороды	Полициклические ароматические углеводороды
Моно- и бициклические ароматические  углеводороды с длинными боковыми цепями	Смолистые и асфальто-смолистые  соединения
	Непредельные углеводороды
	Элементоорганические соединения

 

Синтетические базовые масла получают путем целенаправленного синтеза органических и элементоорганических соединений, превосходящих по своим свойствам углеводороды нефтяных масел. Представляют собой смеси химических соединений одинаковой или различной структуры. Наибольшее применение получили синтетические углеводороды (полиолефины, алкилированные ароматические соединения), полиэфиры, сложные эфиры органических и неорганических кислот, сложные эфиры многоатомных спиртов, полигалогенпроизводные углеводороды, силоксаны и др. Синтетические базовые масла превосходят нефтяные по низкотемпературным характеристикам, термической стабильности и стойкости к окислению, но уступают им по стоимости

Полусинтетические базовые масла получают, как правило, путем смешения синтетических и нефтяных компонентов, что позволяет получать продукты, сочетающие в себе высокие эксплуатационные характеристики смазочных масел, превосходящих нефтяные, и умеренную их стоимость.

 

Новые типы базовых  масел.

Масла гидрокрекинга получают по специальной технологии гидрообработки, при которой углеводороды всех групп и соединения всех классов под действием водорода в присутствии специфических катализаторов при повышенных температурах и давлениях подвергаются глубоким превращениям. Применение процесса гидрокрекинга позволяет обеспечить необходимое качество масел не за счет удаления нежелательных компонентов, как это принято в традиционных процессах, а за счет химического преобразования нежелательных компонентов в желательные. Используют их в чистом виде или в смеси с другими типами базовых масел. По своим эксплуатационным характеристикам базовые масла, полученные с использованием продуктов гидрокрекинга, не уступают традиционным синтетическим и полусинтетическим маслам, но имеют более низкую цену.

Биологически  быстроразлагаемые масла получают из производных растительных масел (чаще всего, рапсового масла). Целесообразность их использования обусловлена постоянно ужесточающимися экологическими требованиями.

 

 

Классификация базовых масел.

Общепринятые спецификации на базовые масла отсутствуют. Многие специалисты считают, что в связи  с многообразием, а в отдельных  случаях и противоречивостью требований, предъявляемых к базовым маслам для смазочных материалов различного назначения, единых требований к качеству базовых масел, пригодных для производства всего ассортимента товарных масел, сформулировано быть не может.

Американский институт нефти (API) классифицирует базовые масла для моторных масел по трем показателям – индексу вязкости, содержанию серы и массовой доле нафтено-парафиновых углеводородов (табл. 4).

 

Таблица 4 КЛАССИФИКАЦИЯ БАЗОВЫХ  МАСЕЛ ПО API
Группа	Содержание  парафино-нафтеновых углеводородов, % масс.	Содержание  серы, % масс.	Индекс вязкости	Тип базового масла
I	< 90	> 0,03	80 -120	Масла селективной очистки
II	³ 90	£ 0,03	80 -120	Масла гидроочищенные
III	³ 90	£ 0,03	³ 120	Высокоиндексные масла
IV	-	-	-	Полиальфаолефиновые масла
V	-	-	-	Другие базовые масла, не вошедшие   в группы I, II, III и IV

 

В странах СНГ в  качестве компонентов базовых масел  используют специальные нефтяные масляные фракции, индустриальные и трансмиссионные масла общего назначения без присадок. Некоторые НПЗ производят компоненты базовых масел для собственных нужд по стандартам предприятий.

Классификация базовых масел по вязкости

В США используется классификация  базовых масел в зависимости  от их вязкости, измеренной в универсальных секундах Сейболта. Масла селективной очистки (Neutral (N) – нейтральные) классов 100N, 150N, 200N, 300N, 400N, 500N, 600N и 700N регламентируются по вязкости при 100°F, а масла остаточные (Brightstock (Brt) – брайтсток) классов 135Brt и 150Brt – по вязкости при 210°F.

ПРИСАДКИ К МАСЛАМ

 

В настоящее время присадки составляют до 25% объема смазочных масел. Ожидается, что после 2005 года их содержание в некоторых видах масел превысит 35%. При этом, например, станет реальным вопрос создания моторных масел, не сменяемых в течение всего срока эксплуатации двигателя. Характеристика основных типов присадок приведена в табл. 5.

 

Таблица 5 ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРИСАДОК К  СМАЗОЧНЫМ МАСЛАМ
Тип присадки	Функциональное назначение
Антикоррозионные	Предотвращение коррозии деталей  машин, изготовленных из сплавов цветных металлов
Антиокислительные	Торможение цепных процессов окисления  масел
Антипенные	Снижение пенообразования масел  при работе в узле трения
Анти ржавейные	Предотвращение коррозии (ржавления) деталей, изготовленных из стали  и чугуна
Антифрикционные	Снижение потерь на трение в узлах  механизмов и машин
Вязкостные (загущающие)	Улучшение вязкостно-температурных  характеристик смазочных масел
Депрессорные	Снижение температуры застывания масел и обеспечение их текучести  при низких температурах)
Диспергирующие	Предотвращение накопления, коагуляции, отложения продуктов окисления  и уплотнения масел.
Моющие	Нейтрализация кислых продуктов окисления, солюбилизация первичных и вторичных продуктов окисления
Приработочные	Ускорение процессов приработки пар трения
Противозадирные	Снижение интенсивности поверхностного разрушения при повреждаемости металлов схватывнием (задир)
Противоизносные	Расширение диапазона условий  нормального трения, снижение интенсивности  изнашивания
Противоскачковые	Предотвращение скачкообразного движения направляющих скольжения