Тема 15.

Эксплуатационные свойства нефтяных масел

Главные показатели качества масел для любого назначения – это вязкостно-температурные свойства, которые включают индекс вязкости, температуры застывания и вспышки. Важными показателями являются также цвет масел, коксуемость (это касается остаточных масел), фракционный состав. Из других свойств ряда масел следует отметить стабильность к окислению, смазывающую способность, антикоррозионные свойства и т. д., кроме того к некоторым маслам предъявляются специальные требования.

Основной показатель качества моторных масел – это вязкость. Она характеризует надежность режима смазывания в условиях жидкостного трения. От вязкостно-температурных свойств зависит температурный диапазон работоспособности данного масла. В качестве величины, характеризующей зависимость вязкости масла от температуры, выбран индекс вязкости. При этом моторные масла должны обладать максимально возможной пологой кривой зависимости вязкости от температуры. При высоких температурах эти масла не должны сильно разжижаться, а при низких температурах – не терять текучести. Вместе с тем, индекс вязкости, а также цвет и коксуемость характеризуют глубину очистки масла. Чем выше индекс вязкости и чем ниже показатели коксуемости и цвета, тем глубже очищено масло в процессе его производства и тем выше его эксплуатационные свойства. Наиболее крутая вязкостно-температурная кривая характерна для полициклических углеводородов с короткими заместителями, особенно если число колец в молекуле углеводорода больше трех, а сами кольца – неконденсированные. Следовательно, при очистке масел в первую очередь из них необходимо удалять именно эти компоненты.

Современные требования к химическому составу базовых масел предполагают наличие в них не менее 90 % парафино-нафтеновых углеводородов и отсутствие полициклоаренов. При этом наибольшими значения индекса вязкости имеют п -парафины с числом углеродных атомов в молекуле от 17 до 35. В то же время они характеризуются высокой температурой плавления по сравнению с i- парафинами. В табл. 15.1 даны сравнительные данные по индексу вязкости и температурам плавления п- и i- парафинов с одинаковым числом атомов углерода в молекуле.

Таблица 15.1

Сопоставление вязкостно-температурных характеристик н - и изо -парафинов

Такие показатели, как фракционный состав и температура вспышки характеризуют испаряемость масел в условиях их применения. Стабильность масел тем выше, чем ниже их испаряемость.

Для моторных масел важными показателями являются стабильность к окислению, а также высокие моющие свойства. Это связано с тем, что указанные масла многократно прокачивают при высокой температуре через трущиеся поверхности. Кроме того, условия эксплуатации моторных масел предполагают их длительное использование без замены.

Коррозионные свойства масел во многом связаны с содержанием в них серы. Технические требования АРI к допускаемому количеству серы в базовых маслах предусматривают 0, 03 %, а требования ВНИИНП (Всероссийского научно-исследовательского института по переработке нефти) допускают содержание серы до 0, 5 %.

Мировые тенденции по повышению качества базовых масел обусловлены требованиями экологической безопасности и связаны с широким внедрением процессов гидропереработки. Следует отметить, что в 2003 г. производство базовых масел с технологией гидропереработки в США должен был составить не менее 50 %. При этом за последнее время в США было закрыто производство базовых масел по технологии селективной очистки масел на восьми предприятиях. В Западной Европе также планируется наращивание мощностей по гидропереработке масел. Преимущество гидрогенизационных процессов по сравнению с классическими процессами селективной очистки избирательными растворителями и депарафинизации масел объясняется тем, что они обеспечивают гидрирование ароматических углеводородов, изомеризацию парафиновых углеводородов, удаление сернистых и азотистых соединений, повышение индекса вязкости. При этом отмечается меньшая зависимость от качества исходного масляного сырья. Как промежуточный этап перехода от классических технологий производства базовых масел к чисто гидрогенизационным технологиям может рассматриваться технология производства масел, сочетающая классические процессы селективной очистки и депарафинизации, и процессы гидропереработки.

Перечисленные, а также некоторые другие свойства масел улучшают путем введения в них присадок, о которых было уже сказано ранее.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные показатели качества базовых масел.

2. Оцените значимость величины вязкости как показателя качества масел.

3. Оцените значение стабильности к окислению как показателя качества масел.

4. Оцените значимость концентрации серы как показателя качества масел.

5. Дайте оценку важности химического состава базовых масел.

6. Сравните технологию производства базовых масел в России и за рубежом с точки зрения их качества.