Базовые масла сырье и основной компонент товарных масел. Вкачестве базовых масел при производстве смазочных материалов используют минеральные (нефтяные), синт
Главная > Документ
| Информация о документе | |
| Дата добавления: | |
| Размер: | |
| Доступные форматы для скачивания: |
Базовые масла – сырье и основной компонент товарных масел. В качестве базовых масел при производстве смазочных материалов используют минеральные (нефтяные), синтетические, НС-синтетические масла, а так же их смеси. Для специальных целей применяют также масла растительного происхождения.
Минеральные масла. 
Высококачественное минеральное базовое масло является надежной предпосылкой для получения современных смазочных материалов. Такие базовые масла обладают стабильными свойствами, в частности высокой растворимостью присадок, обеспечивая эффективность их действия, а также хорошими смазочными свойствами, обеспечивая гидродинамический режим смазывания в обычных эксплуатационных условиях в широком диапазоне рабочих температур при условии выбора подходящей вязкости. Однако на базе минерального масла трудно, а иногда и невозможно разработать смазочный материал, обладающий отличными свойствами при низких температурах и в то же время сохраняющий достаточно высокие смазочные свойства и при высоких эксплуатационных температурах.
Частично синтетические (полусинтетические) масла. Низкотемпературные свойства минеральных масел можно улучшать введением некоторой доли (до 30%) синтетики. Таким образом, можно производить недорогие, обладающие хорошей текучестью при низких температурах, всесезонные масла SAE 5W-XX, которые трудно или невозможно изготовить на базе одного только минерального масла.
Синтетические масла. С помощью синтетических базовых масел можно существенно улучшить свойства смазочных материалов. Однако само по себе применение синтетического базового масла не всегда гарантирует высокие эксплуатационные свойства товарного продукта. Для достижения этой цели требуется тщательный подбор компонентов и оптимизация рецептуры продукта. Поэтому возможна весьма большая разница в стоимости «однотипных» синтетических масел.
Синтетические масла позволяют достичь дополнительно следующих свойств:
Отличные свойства при низких температурах, в т. ч. легкий запуск двигателя и надежное смазывание в холодных условиях.
Отличные функциональные свойства при высоких температурах, в частности, стабильность против окисления, низкая летучесть и расход масла.
Великолепные моющие свойства и минимизация отложений.
Высокие интервалы замены и снижение расхода топлива
НС-синтетические (или гидрокрекинговые) базовые масла.
Классы базового масла по API :
Группа 1 – минеральная, содержит менее 90% предельных углеводородов и 0,03% серы, имеют индекс вязкости от 80 до 120 (обычно
Моторное масло: из чего состоит и как его правильно выбирать
Без моторного масла двигатели внутреннего сгорания работают очень недолго.
В сети полно доказательств — например, эксперимент британского автожурналиста Мэта Уотсона, ведущего ютуб-канала carwow. Он поставил рядом Форд Фокус 2, Пежо 208 и Хонду Цивик 6, слил везде антифриз и масло, запустил двигатели и положил по камню на педали газа.
Двигатель Форда прожил 20 секунд, Пежо продержался 47 секунд, а вот на Хонде пришлось поездить: она всех удивила и работала долго. В любом случае без масла рано или поздно клинит даже такие двигатели, как у этого Цивика 2000 года.
Моторное масло образует на деталях двигателя прочную масляную пленку и предотвращает их износ. Но не все так просто: оно должно смазывать, снижать трение, охлаждать, очищать, защищать от коррозии. Все это — при высоких температурах и больших нагрузках и желательно с самого начала работы двигателя.
В этом материале мы расскажем, чем моторные масла различаются, как их подбирать и как часто нужно проходить техобслуживание с заменой масла и масляного фильтра.
Что вы узнаете
Чем различаются синтетика, полусинтетика и минералка
Готовое моторное масло, которое продают в магазинах, — сложная смесь базового масла и пакета специальных присадок, которые защищают двигатель от износа. Базовое масло определяет свойства готового продукта.
По международной классификации Американского института нефти все базовые масла делятся на пять основных категорий, или групп. Чем выше группа базового масла, тем выше качество готового продукта — моторного масла.
Минеральные масла — первая и вторая группы. Когда нефть перерабатывают, она разделяется на фракции. 2—5% из них — масляные. Масляные фракции депарафинизируют и чистят методом базовой селективной очистки. Так они становятся базовым маслом первой категории.
В результате гидроочистки такого масла получается масло второй категории. Это и есть минеральные масла, их делают прямо из сырой нефти.
Моторные масла с минеральной основой сильно густеют при низких температурах, быстро окисляются при контакте с кислородом, склонны к образованию отложений и по своим экологическим показателям не соответствуют современным требованиям. Поэтому их применяют лишь в очень старых автомобилях с простыми малонагруженными двигателями.
Синтетические масла — третья группа. Такие масла также производят из нефти, но процесс более сложный. Масляные фракции нефти проходят атмосферную и вакуумную перегонку, каталитическую гидродепарафинизацию, гидрокрекинг и гидроочистку.
К третьей группе относятся и базовые масла типа gas-to-liquid — GTL. Такое масло делают из метана методом газожидкостной конверсии. Преимущество этого метода синтеза — базовое масло получается чистое, почти без примесей. «Газовые» моторные масла распространены — например, линейка Shell Helix Ultra.
Когда смешивают базовые масла первой и второй групп с маслами третьей группы, получается полусинтетическое базовое масло. Базовые масла третьей группы гораздо чище минеральных, у них значительно выше индекс вязкости, в них почти нет ароматических углеводородов, серы и азота, они более устойчивы к окислению и служат вдвое дольше.
В подавляющем большинстве современных авто в качестве как первичных, так и сервисных заливок используют моторные масла, произведенные на основе базового масла третьей группы.
Полностью синтетические масла — четвертая группа: ПАО и эстеры. Базовые масла четвертой группы — это настоящая синтетика, полученная методом органического синтеза из этилена — газа, который образуется при переработке нефти. Они называются полиальфаолефинами, или ПАО.
У таких масел отличные температурные свойства и высокая стойкость к окислению, но стоят они гораздо дороже, чем масла третьей группы. Масла четвертой группы практически не смешиваются с присадками, так что при создании масел с применением ПАО их доля в канистре чаще всего не более трети, остальное — базовые масла других групп.
Пятая группа — это прочие базовые масла, которые не вошли в группы 1—4. Это чистая синтетика — эфиры, эстеры и полиалкиленгликоли (PAG). Масла пятой группы имеют характеристики, близкие к идеальным, и стоят очень дорого. Поэтому в составе готовых «эстеровых» масел обычно не более 3% базовых масел пятой группы.
Бывают и исключения. Существуют моторные масла, которые на 70% состоят из полностью синтетических базовых масел. Но, к сожалению, надпись «полностью синтетическое» на канистре не указывает на истинный состав масла: это просто маркетинговый термин. Понять, на какой основе делали масло, можно только после лабораторных исследований, на которых специалисты детально изучают физико-химические характеристики готового продукта.
Моторное масло. Классификация API и группы качества
Применение терминов «Синтетика», «Полусинтетика» либо «Минеральное масло» подразумевает тип базового масла, которое было использовано в производстве смазочного материала.
Само базовое масло делится на группы:
Классификация базового масла Американским институтом нефти (API).
Классификация моторного масла API для бензиновых двигателей
| SE *** | Бензиновые двигатели 1972. Те же требования к моторному маслу, что и для категории SD, но лучше защита двигателя. |
| SF *** | Бензиновые двигатели 1980. Те же требования, что и для категории SE, но улучшена защита от износа и окислительная стабильность. |
| SG *** | Бензиновые двигатели 1988. Те же требования, что и для категории SF, но лучше защита от износа, образования шлама и окисления масла. |
| SH *** | Бензиновые двигатели 1993. Те же требования, что и для категории SG, но вводится система лицензирования и записи результатов всех моторных тестов и формул с целью гарантии качества. Символ API, который свидетельствует о дейсвтительном соответствии уровню SH помещается на этикетки канистр. |
| SJ | Бензиновые двигатели 1996. Те же требования, что и для категории SH (включая лицензию и систему сертификатов) с лучшей защитой от окисления масла при высоких температурах и забивания катализатора. Начиная с 01/08/97, уровень SJ официально заменяет SH. |
| SL | Бензиновые двигатели 2001. Новые тесты на степень износа (Seq IVA), моющие свойства моторного масла (TEOST MHT4), окисление (Seq IIIF) и низкотемпературные отложения (Seq VG) для лучшей защиты двигателя и продления интервала замены масла. Стандарт SL заменил API SJ в середине 2001г. |
| SM | Бензиновые двигатели 2004. Улучшены общие свойства для максимально-расширенного интервала замены масла. Ужесточен тест на высокотемпературные отложения (TEOST), новый тест на окисление (Seq. IIIG). |
| SN | Бензиновые двигатели 2010. Представлен в октябре 2010 г. Разработан для автомобилей 2011 года выпуска и более ранних. Улучшенная защита от высокотемпературных отложений на поршнях. Более жесткие требования к контролю сажи и совместимости с уплотнителями. |
*** устаревшие классификации, подобно APISA, APISB, APISC и APISD.
Классификация моторного масла API ДЛЯ 2-тактных двигателей
Классификация API для дизельных двигателей.
| CE * | «Требовательные» коммерческие дизельные двигатели (1987).Очень жесткие условия эксплуатации для нагруженных дизельных двигателей. Соответствует CD, усиленная защита от износа и высокотемпературных отложений, лучший контроль за окислением и расходом масла. |
| CF-4 * | «Требовательные» коммерческие дизельные двигатели (1991).Те же требования, что и для категории CE, но усиленная защита против отложений на поршнях и высокого расхода масла. |
| CF | Дизельные двигатели с непрямым впрыском (1994). Масла для строительной и карьерной техники, а также для двигателей, использующих дизельное топливо с высоким содержанием серы (>0.5%). Могут быть использованы вместо API CD. Иногда используются в дизельных двигателях для пассажирского транспорта. |
| CG-4 | Коммерческие дизельные двигатели, работающие в под тяжелыми нагрузками (развитие API CF-4, 1995). Масла для двигателей, соответствующих ограничениям по выхлопам в США 1994 г. (дизельное топливо с содержанием серы ≤ 0.05%). Могут быть использованы с дизельным топливом, содержащим серу в количестве до 0,5%). |
| CH-4 | Дизельные двигатели под очень высокими нагрузками, удовлетворяющие стандартам по выхлопам США (1998). Масла, соответствующие требованиям США 1998г. для двигателей с пониженным уровнем выхлопов, специально разработаны для дизельного топлива с содержанием серы не более 0,5%. Особенно эффективны в борьбе с коррозией, износом, сажей и окислением. Высокая сдвиговая стабильность и устойчивость к вспениванию. Продлевают срок службы двигателей, эксплуатируемых в самых разнообразных условиях. Перекрывая требования предыдущих стандартов, данные масла достаточно гибко могут быть использованы в разнородных парках техники. |
| CI-4 | |
| CJ-4 | Представлена в 2006г для 4-тактных высокоскоростных двигателей, удовлетворяющих требованиям к выхлопам 2007 года. Эти масла были разработаны для двигателей, оснащенных сажевыми фильтрами и рассчитанных на использование дизельного топлива с содержанием серы до 0,05%. Могут быть использованы вместо масел стандартов API CF-4, CG-4, CH-4, CI-4 и CI-4 Plus |
* устаревшие спецификации, ровно как и API CA, API CB, API CC and API CD. CF и CG-4.
Классификация API для 2-тактных дизельных двигателей.
| CD-II | 2-тактные дизельные двигатели, работающие в сложных условиях (1988). Улучшенная защита от износа и отложений. Удовлетворяет требованиям уровня CD. |
| CF-2 | 2-тактные дизельные двигатели, работающие в сложных условиях (1994). Более жесткие требования, чем API CD-II. Усиленная защита от износа поршневых колец и цилиндров. |
Классификация API трансмиссионного масла
Классификация ACEA
Категория А/B:
A – бензиновые двигатели
B – дизельные двигатели
| Без экономии топлива | Экономия топлива | |
| Увеличенный интервал замены | A3 / B4 | A5 / B5 |
| Стандартный интервал замены | A3 / B3 | A1 / B1 |
Категория C:
Двигатели с системами доочистки выхлопных газов
| Без экономии топлива | Экономия топлива | |
| Низкое содержание SAPS | С4 | С1 |
| Среднее содержание SAPS | С3 | С2 |
Описание требований ACEA 2008 к маслам категории Low SAPS (низкое содержание серы, фосфора и сульфатных зол)
Высокая экономия топлива
Низкое содержание SAPS
2.9 ≤ HTHS
P ≤ 0.05 %;
S ≤ 0.2%,
CS ≤ 0.5 %
Высокая экономия топлива
Среднее содержание SAPS
2.9 ≤ HTHS
0.070 % ≤ P≤ 0.090 %,
S ≤ 0.3 %,
CS ≤ 0.8 %
Стандартная экономия топлива
Среднее содержание SAPS
HTHS ≥ 3.5
0.070 % ≤ P≤ 0.090 %,
S ≤ 0.3 %,
CS ≤ 0.8 %
Сатндартная экономия топлива
Низкое содержание SAPS
HTHS ≥ 3.5
Пониженная летучесть (≤11%)
P≤ 0.090%, S ≤ 0.2%, SA ≤ 0.5%
Классификация ACEA для тяжелой техники
Низкое содержание SAPS
Среднее содержание SAPS
Расширенный интервал замены
Стандартный интервал замены
Классификация моторного масла SAE J300
Классификация SAEJ 300 используется для характеристики вязкости (сопротивления течению) масла при высоких и низких температурах.
SAE: Society of Automotive Engineers (Общество автомобильных инженеров, США).
1. ASTMD 2602 – имитатор холодного пуска CCS
2. ASTMD 4684 и D 3829 – мини-ротационный вискозиметр MRV
3. ASTMD 445 – стеклянный капиллярный вискозиметр
4. ASTMD – конический имитатор подшипника HTHS
Сезонные масла, в основном, используются там, где нет сильных перепадов температуры и среднегодовая температура достаточно высокая. Всесезонные масла предлагаются как с зимней, так и с летней степенью вязкости.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Товарное масло
Заводское товарное масло по всем этим показателям близко подходит к лабораторным маслам оптимальной глубины очистки. [1]
Товарное масло любого сорта приготовляется путем смешения соответствующих компонентов с последующим добавлением присадок. [2]
Приготовление товарных масел осуществляется на установке компаундирования. Если имеются легкие, средние и тяжелые ди-стиллятные, а также остаточные компоненты, то можно приготовить масла почти любых сортов. Соотношение компонентов устанавливают по номограмме для определения вязкости смесей нефтепродуктов ( см. номограмму в конце книги) в зависимости от вязкости компонентов и конечной вязкости товарного масла. В каждом отдельном случае соотношение компонентов уточняется в соответствии с лабораторными анализами готового масла. [3]
Испытание товарных масел ( во всех случаях вводилась одинаковая композиция присадок) показывает значительно более высокую стабильность гидродоочищенных масел. Поэтому при испытании термоокислительной стабильности лучшие результаты дают масла более жестких режимов гидродоочистки как более глубоко очищенные. Масло, полученное даже в мягком режиме гидродоочистки, обладает большей приемистостью к антиокислителю, чем масло контактной доочистки. [4]
Для товарных масел экспериментальные точки более или менее удовлетворительно укладываются на общую кривую. Однако для выделенных фракций не обнаружено никакой связи между газостойкостью и содержанием углерода в ароматических циклах ароматических углеводородов. [6]
Ассортимент товарных масел будет зависеть от химического состава базовых масел, который, в свою очередь, определяется химическим составом тяжелой части природной нефти, поскольку в процессе получения масел не происходит химических превращений углеводородов нефти и только концентрируются желательные для масел углеводороды. [8]
Получение высококачественных товарных масел и смазок с помощью оптимально подобранной композиции присадок позволяет увеличить срок службы смазочного материала и время безаварийной эксплуатации самого узла трения. Выпуск эффективных присадок позволяет снижать общий расход масел и смазок и тем самым обеспечить значительную экономию материальных ресурсов и общественного труда. Поэтому во всех развитых странах мира темпы роста производства присадок опережают темпы роста производства масел и смазок. [10]
Значительное улучшение товарного масла с присадкой ЦИАТИМ-339 достигается прибавлением к нему сульфонатной присадки и силиконовой жидкости. [14]
Коллоидную стабильность товарных масел с композициями присадок можно регулировать, управляя процессом образования и накопления в маслах продуктов окисления. ПАВ, существенно влияют на коллоидную стабильность растворов присадок. [15]
Базовое масло
Калькулятор расчета нормы расхода масла в двигателе
Расчет расхода масла двигателем. Онлайн калькулятор нормы угара масла на 100л и 1000 км
Базовые масла для моторных масел служат их основой, к которой производители добавляют необходимые присадки для придания им нужных свойств и характеристик. Поэтому базовые автомобильные масла можно рассматривать как некий «фундамент», на котором в дальнейшем основываются все характеристики моторных масел.
Базовые масла подразделяются на пять групп, отличающихся между собой по химическому составу, а значит, и свойствам. От этого зависит, каким будет итоговое моторное масло, продающееся на полках магазинов. А самое интересное, так это тот факт что их производством, как и самих присадок, занимаются лишь 15 мировых нефтяных компаний, в то время, как марок итогового масла намного больше. И тут наверняка у многих возник логический вопрос: в чем тогда отличие масел и какое является лучшим? Но для начала имеет смысл разобраться с классификацией этих составов.
Группы базовых масел
Классификация базовых масел подразумевает деление их на пять групп. Это прописано в стандарте API 1509, приложение E.
Таблица классификации базовых масел по API
| Группа базового масла | Содержание серы, % | Содержание предельных углеводородов, % | Индекс вязкости |
|---|---|---|---|
| Группа I | >0,03 | 120 | |
| Группа IV | Поли-альфа-олефины | ||
| Группа V | Другие, не вошедшие в группы I-IV (сложные спирты и эфиры) | ||
Масла 1 группы
Эти составы получаются путем очистки нефтепродуктов, оставшихся после получения бензина или других ГСМ с помощью химических реагентов (растворителей). Еще их называют маслами грубой очистки. Существенным недостатком таких масел является наличие в них большого количества серы, более 0,03%. Что касается характеристик, то такие составы обладают слабыми показателями индекса вязкости (то есть, вязкость очень зависит от температуры и может нормально работать лишь в узком температурном диапазоне). В настоящее время 1 группа базовых масел считается устаревшей и из них производится лишь минеральное моторное масло. Индекс вязкости таких базовых масел составляет 80…120. А температурный диапазон — 0°С…+65°С. Единственное их преимущество — низкая цена.
Масла 2 группы
Базовые масла 2 группы получаются в результате выполнения химического процесса под названием гидрокрекинг. Другое их название — масла высокой степени очистки. Это также очищение нефтепродуктов, однако с использованием водорода и под высоким давлением (на самом деле процесс многоступенчатый и сложный). В результате получается почти прозрачная жидкость, которая и является базовым маслом. Содержание серы в нем менее 0,03%, и они обладают антиокислительными свойствами. Благодаря своей чистоте срок службы полученного на его основе моторного масла значительно увеличивается, а отложения и нагар в двигателе уменьшаются. На основе гидрокрекингового базового масла делают так называемую «НС-синтетику», которую некоторые специалисты относят к полусинтетике. Индекс вязкости в данном случае также находится в диапазоне от 80 до 120. Эту группу называют английской аббревиатурой HVI (High Viscosity Index), что дословно переводится как высокий индекс вязкости.
Масла 3 группы
Эти масла получаются аналогичным образом, как и предыдущие, из нефтепродуктов. Однако особенностями 3 группы является увеличенный индекс вязкости, его значение превышает 120. Чем выше этот показатель — тем в более широком температурном диапазоне может работать полученное моторное масло, в частности, в сильный мороз. Зачастую на основе базовых масел 3 группы делают синтетические моторные масла. Содержание серы здесь менее 0,03%, а сам состав состоит на 90% из химически стабильных, насыщенных водородом, молекул. Другое его название — синтетика, однако по факту ею не является. Название группы иногда звучит как VHVI (Very High Viscosity Index), что переводится как очень высокий индекс вязкости.
Иногда отдельно выделяют группу 3+, базу для которой получают не из нефти, а из природного газа. Технология ее создания называется GTL (gas-to-liquids), то есть превращение газа в жидкие углеводороды. В результате получается очень чистое, похожее на воду, базовое масло. Его молекулы обладают прочными связями, устойчивыми к воздействию агрессивных условий. Масла, созданные на такой базе считаются полностью синтетическими, несмотря на то, что в процессе их создания используется гидрокрекинг.
Сырьевые компоненты 3-й группы отлично подходят для разработки рецептур топливосберегающих, синтетических, универсальных моторных масел в диапазоне от 5W-20 до 10W-40.
Масла 4 группы
Эти масла создаются на основе полиальфаолефинов, и являются основой для так называемой «настоящей синтетики», которая отличается своим высоким качеством. Это так называемые базовое полиальфаолефиновое масло. Производится оно с помощью химического синтеза. Однако особенностью моторных масел, полученных на такой базе, является их высокая стоимость, поэтому они используются зачастую лишь в спортивных машинах и в машинах премиум-класса.
Масла 5 группы
Существует отдельные типы базовых масел, куда входят все другие составы, не вошедшие в перечисленные выше четыре группы (грубо говоря, сюда входят все смазывающие составы, даже не относящиеся к автомобильной технике, которые не вошли в первые четыре). В частности, силикон, фосфатный эфир, полиалкиленгликоль (PAG), полиэфиры, биосмазки, вазелиновые и белые масла и так далее. Они, по сути, являются добавками к другим составам. Например, эфиры служат добавками к базовому маслу для улучшения его эксплуатационных свойств. Так, смесь эфирного масла и полиальфаолефинов нормально работает при высоких температурах, обеспечивая тем самым повышенную моющую способность масла и увеличивая срок его эксплуатации. Другое название таких составов — эфирные масла. Они в настоящее время являются самыми качественными и обладающими самыми высокими характеристиками. К ним относятся эстеровые масла, которые однако производятся в очень малых количествах из-за своей дороговизны (около 3% мирового объема производства).
Таким образом, характеристики базовых масел зависят от способа их получения. А это, в свою очередь, влияет на качество и характеристики уже готовых моторных масел, использующихся в автомобильных двигателях. Еще на масла, полученные из нефти, влияет ее химический состав. Ведь он зависит от того, где (в каком регионе на планете) и каким образом была добыта нефть.
Какие базовые масла лучшие
Испаряемость базовых масел по Noack
Устойчивость к окислению
Вопрос о том, какие базовые масла являются лучшими не совсем корректный, поскольку все зависит от того, какое масло нужно получить и использовать в итоге. Для большинства бюджетных машин вполне подходит “полусинтетика”, созданная на основе смешения масел 2, 3 и 4 групп. Если же речь о хорошей “синтетике” для дорогих иномарок премиум-класса, то лучше покупать масло на основе базы 4 группы.
До 2006 года производителям моторных масел можно было называть «синтетическими» масла, полученные на основе четвертой и пятой групп. Которые считаются лучшими базовыми маслами. Однако в настоящее время разрешается это делать даже в случае, если использовалось базовое масло второй или третьей группы. То есть, «минеральными» остались лишь составы на основе первой базовой группы.
Что получается при смешивании видов
Допускается смешение отдельных базовых масел, относящихся к разным группам. Так можно регулировать характеристики итоговых составов. Например, если смешать базовые масла 3 или 4 группы с аналогичными составами из 2 группы, то получится «полусинтетика» с повышенными эксплуатационными характеристиками. Если же упомянутые масла смешать с 1 группой, то получится также «полусинтетика», однако с уже более низкими характеристиками, в частности, высоким содержанием серы или другими примесями (зависит от конкретного состава). Интересно, что масла пятой группы в чистом виде не используют в качестве базы. К ним добавляют составы из третьей и/или четвертой групп. Связано это с их большой испаряемостью и дороговизной.
Отличительной особенностью масел на основе ПАО, является то, что невозможно сделать 100% ПАО состав. Причина заключается в их очень плохой растворяемости. А она нужна для растворения присадок, которые добавляются в процессе изготовления. Поэтому всегда к ПАО-маслам добавляется некоторое количество средств из более низких групп (третьей и/или четвертой).
Строение молекулярных связей у масел, относящихся к разным группам, отличается. Так, у низких групп (первая, вторая, то есть, минеральные масла) молекулярные цепи похожи на разветвленную крону дерева с кучей «кривых» ветвей. Такой форме проще свернуться в шарик, что и происходит при замерзании. Соответственно, замерзать такие масла будут при более высокой температуре. И наоборот, у масел высоких групп углеводородные цепочки имеют длинную прямую структуру, и им сложнее «свернуться». Поэтому они и замерзают при более низких температурах.
Производство и получение базовых масел
При производстве современных базовых масел можно независимо управлять коэффициентом вязкости, температурой предела текучести, испаряемостью и устойчивостью к окислению. Как указывалось выше, базовые масла производят из нефти или нефтепродуктов (например, мазута), а также есть производство и из природного газа методом конверсии в жидкие углеводороды.
Как производится базовое моторное масло
Нефть сама по себе — сложное химическое соединение, в состав которого входят насыщенные парафины и нафтены, ненасыщенные ароматические олефины и так далее. Каждое такое соединение обладает положительными и отрицательными свойствами.
В частности, парафины обладают хорошей стабильностью к окислению, однако при низких температурах она сводится «на нет». Нафтеновые кислоты при высокой температуре образуют в масле осадок. Ароматические углеводороды отрицательно влияют на окислительную стабильность, а также смазывающую способность. Кроме этого, они образуют лаковые отложения.
Непредельные углеводороды являются неустойчивыми, то есть, они меняют свои свойства со временем и при разной температуре. Поэтому от всех перечисленных веществ в базовых маслах нужно избавляться. И делается это разными способами.
| Название вещества | Индекс вязкости | Поведение при низкой температуре | Стойкость к окислению |
|---|---|---|---|
| Н-парафин | Очень высокий, более 175 | Плохое | Хорошая |
| Циклопарафины с одним кольцом и длинными цепями | Хороший, около 130 | Среднее | Средняя |
| Поликонденсированные нафтены | Низкий, около 60 | Среднее | Средняя |
| Моноароматические соединения с длинными цепями | Низкий, около 60 | Среднее | Средняя |
| Полиароматические соединения | Очень низкий, близкий к нулю | Хорошее | Очень плохая |
| Изопарафины с сильно разветвленными цепями (ПАО) | Хороший, более 130 | Отличное | Отличная |
Метан — природный газ которые не имеет ни цвета ни запаха, это простейший углеводород состоящий из алканов и парафинов. Алканы которые являются основой этого газа в отличии от нефтенов имеют прочные молекулярные связи, и как следствие устойчивость к реакциям с серой и щелочью, не образовывать осадков и лаковых отложений, но поддаются окислению при 200°C.
Основная трудность состоит именно в синтезировании жидких углеводородов, но конечным процессом так само является гидрокрекинг, где происходит разделение длинных цепей углеводородов на разные фракции, одной из которых и является абсолютно прозрачное базовое масло без сульфатной золы. Чистота масла составляет 99,5%.
Коэффициента вязкости значительно выше, чем произведенные из PAO, их используют для изготовления топливосберегающих автомобильных масел с большим сроком эксплуатации. Такое масло обладает очень низкой летучестью и отличной стабильностью как при сильно высоких, так и при крайне низких температурах
Производство базового масла
Рассмотрим детальнее масла каждой перечисленной выше группы как они отличаются по технологии своего производства.
Группа 1. Их получают из чистой нефти или других нефтесодержащих материалов (часто продуктов отхода при изготовлении бензина и других ГСМ) путем селективной очистки. Для этого применяют одно из трех элементов — глину, серную кислоту и растворители.
Так, с помощью глины избавляются от азотных и серных соединений. Серная кислота в соединении с примесями обеспечивает осадок шлама. А растворители удаляют парафин и ароматические соединения. Чаще всего пользуются растворителями, поскольку это наиболее эффективно.
Группа 2. Тут технология аналогичная, однако она дополняется высокорафинированной очисткой элементами с низким содержанием ароматических соединений и парафинов. Благодаря этому повышается окислительная стабильность.
Группа 3. Базовые масла третьей группы на начальном этапе получают как и масла второй. Однако их особенностью является процесс гидрокрекинга. При этом нефтяные углеводороды подвергаются гидрированию и крекированию.
В процессе гидрирования из состава масла удаляются ароматические углеводороды (они впоследствии образуют налет лака и нагар в двигателе). Также при этом удаляются сера, азот и их химические соединения. Далее проходит этап каталитического крекинга, при котором расщепляются и «распушаются» парафиновые углеводороды, то есть, происходит процесс изомеризации. Благодаря этому получаются молекулярные связи линейного вида. Оставшиеся в масле вредные соединения серы, азота и другие элементы нейтрализуются с помощью добавления присадок.
Группа 3+. Такие базовые масла производятся так само методом гидрокрекинга, только сырье, которое поддается разделению, не сырая нефть, а жидкие углеводороды синтезированные из природного газа. Газ поддают синтезированию для получения жидких углеводородов по технологии Фишера — Тропша разработанной еще в 1920-х годах, но при этом используя специальный катализатор. Производство необходимого продукта началась лишь с конца 2011 года на заводе Pearl GTL Shell совместно с Qatar Petroleum.
Получение такого базового масла начинается с подачи в установку газа и кислорода. Затем начинается этап газификации с производством синтез-газа, представляющего собой смесь монооксида углерода и водорода. Потом происходит синтезирование жидких углеводородов. И уже дальнейшим процессом в цепи GTL является гидрокрекинг получившейся прозрачной воскообразной массы.
Благодаря процессу газожидкостной конверсии получается кристально чистое базовое масло, которое практически не содержит примесей, характерных для сырой нефти. Самым главным представителем таких масел, выполненных по технологии PurePlus, является моторное масло Shell Helix Ultra, Pennzoil Ultra и Platinum Full Synthetic.
Группа 4. Роль синтетической базы для подобных составов играют упомянутые уже полиальфаолефины (ПАО). Они представляют собой углеводороды с длиной цепочки около 10. 12 атомов. Их получают путем полимеризации (соединения) так называемых мономеров (коротких углеводородов длиной 5. 6 атомов. А сырьем для этого служат нефтяные газы бутилен и этилен (другое название длинных молекул — децены). Процесс этот напоминает “сшивание” на специальных химических машинах. Состоит он из нескольких этапов.
На первом из них олигомеризация децена с тем, чтобы получить линейный альфаолефин. Процесс олигомеризации происходит в присутствии катализаторов, высокой температуры и высокого давления. Второй этап представляет собой полимеризацию линейных альфаолефинов, результатом чего и являются искомые ПАО. Указанный процесс полимеризации происходит при низком давлении и в присутствии металлоорганических катализаторов. На финальном этапе производится фракционная разгонка на ПАО-2, ПАО-4, ПАО-6 и так далее. Для обеспечения необходимых характеристик базового моторного масла выбираются соответствующие фракции и полиальфаолефины.
Группа 5. Что касается пятой группы, то такие масла основаны на эстерах — сложных эфирах или жирных кислотах, то есть, соединений органических кислот. Эти соединения образуются в результате химических реакций между кислотами (обычно карбоновыми) и спиртами. Сырьем для их производства служат органические материалы — растительные масла (кокосовое, рапсовое). Также иногда масла пятой группы изготавливают из алкилированных нафталинов. Их получают алкилированием нафталинов олефинами.
Как видите, технология изготовления от группы к группе усложняется, а значит, и становится дороже. Именно поэтому минеральные масла имеют низкую цену, а ПАО-синтетические — дорого. Однако при выборе моторного масла нужно учитывать много разных характеристик, а не только цену и тип масла.
Интересно, что масла, относящиеся к пятой группе, имеют в своем составе поляризованные частицы, которые магнитятся к металлическим частям двигателя. Этим они обеспечивают самую лучшую защиту по сравнению с другими маслами. Кроме этого, они обладают очень хорошими моющими способностями, благодаря чему количество моющих присадок сводится к минимуму (или попросту исключается).
Современные технологии позволяют создавать полностью биологически разлагаемые эстеровые масла, поскольку упомянутые эстеры — экологически чистые продукты и легко разлагаются. Поэтому такие масла являются экологически чистыми. Однако из-за своей высокой стоимости автолюбители еще не скоро смогут пользоваться ими повсеместно.
Производители базовых масел
Готовое моторное масло — это смесь базового масла и пакета присадок. Причем интересно, что в мире существует всего 5 компаний, производящие эти самые присадки — это Lubrizol, Ethyl, Infineum, Afton и Chevron. Все известные и не очень компании, занимающиеся выпуском собственных смазочных жидкостей, покупают присадки у них. Со временем их состав меняется, модифицируется, компании проводят исследования в химических областях, и стараются не только повысить эксплуатационные характеристики масел, но и сделать их более экологичными.
Что касается производителей базовых масел, то их на самом деле не так много, и в основном это крупные, известные на весь мир, компании, такие как ExonMobil, занимающая первое место в мире по этому показателю (около 50% мирового объема базового масла четвертой группы, а также большая доля в 2,3 и 5 группах). Кроме нее в мире существует еще такие же большие со своим исследовательским центром. Причем их производство разделяется по вышеупомянутым пяти группам. Например, такие «киты», как ExxonMobil, Castrol и Shell не производят базовые масла первой группы, поскольку им это «не по чину».
