1NeftMasla

Нефтяные масла.
Основная
информация
Классификация нефтяных масел
В товарном ассортименте более 400 марок масел различного назначения:
1) Смазочные:
-уменьшают коэффициент трения между трущимися поверхностями,
-снижают интенсивность изнашивания,
-защищают металлы от коррозии,
-охлаждают трущиеся детали,
-уплотняют зазоры между сопряженными деталями,
-удаляют с трущихся поверхностей продукты изнашивания.
2) Несмазочные служат:
-рабочими жидкостями в гидравлических передачах,
-электроизоляционной средой в трансформаторах, конденсаторах, кабелях, масляных
выключателях,
-Используются для приготовления смазок, присадок и т. п.
Классификация нефтяных масел
По источнику сырья:
-дистиллятные, полученные из соответствующих масляных фракций вакуумной
перегонки мазута;
-остаточные, полученные из остатка вакуумной перегонки мазута, т. е. из гудрона;
-компаундированные, полученные при смешении дистиллятного и остаточного
компонентов;
-загущенные, полученные введением в базовые масла загущающих полимерных
присадок.
Мазут
Легкая масляная
фракция (350-420 °С)
Гудрон
Тяжелая масляная
фракция (420-500 °С)
Деасфальтизация
Селективная очистка
Депарафинизация
Дистиллятные базовые масла
Остаточные базовые масла
Основные химмотологические требования к нефтяным маслам
Вязкость и вязкостно-температурные свойства
-С повышением температуры кипения масел их вязкость возрастает.
- Парафиновые углеводороды нормального строения характеризуются наименьшей
вязкостью.
-С разветвлением цепи их вязкость возрастает.
-Циклические углеводороды значительно более вязкие, чем парафиновые.
-При одинаковой структуре вязкость нафтенов выше, чем аренов.
-Наибольшую вязкость имеют смолисто-асфальтеновые вещества.
Важнейшей характеристикой масел является изменение их вязкости с температурой.
Чем более полога температурная кривая вязкости, тем выше значение индекса
вязкости (ИВ) и более качественно масло (современные масла должны иметь ИВ не
менее 90).
Для получения высокоиндексных масел следует полностью удалять полициклические
арены и нафтено-ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями и
смолисто-асфальтеновые вещества.
Индекс вязкости
Смолы/асфальтены
УДАЛЯТЬ
Ароматика
Нафтены
УДАЛЯТЬ ТОЛЬКО РАЗВЕТВЛЕННЫЕ
Парафины
НЕ УДАЛЯТЬ
Основные химмотологические требования к нефтяным маслам
Снижение вязкости с ростом температуры
(контрольные определения вязкости
проводят обычно при 20, 50(40) и 100 °С)
Основные химмотологические требования к нефтяным маслам
Температура застывания масел
-зависит от содержания в них тугоплавких углеводородов, и прежде всего
парафинов и церезинов (необходимо их удаление).
Парафины
Церезины
Химическая стабильность масел
- под воздействием кислорода воздуха образуются (при высоких t и в
присутствии металлов-«катализаторов» окисления) и накапливаются в маслах
продукты окисления и конденсации (оксикислоты, смолы, асфальтены,
углистые отложения), которые ухудшают их эксплуатационные свойства.
Наилучшей химической стабильностью обладают малоцикличные
нафтено-ароматические углеводороды.
Новое и отработанное масла
Основные химмотологические требования к нефтяным маслам
Смазочная способность масел
- Оценивает условия работы машин и механизмов при больших нагрузках
и малых скоростях;
-способность масла создавать на металлической поверхности весьма прочный,
но очень тонкий смазочный слой (т.н. граничная смазка) толщиной 0,1–1,1 мкм,
(50…500 молекулярных слоев)
-Лучшая ССМ у смолисто-асфальтеновые вещества, ВМ-S-органические и Oсодержащие соединения – но они нежелательны
Защитные и антикоррозионные свойства масел
- способность вытеснять воду с поверхности металла, удерживать
ее в объеме смазочного материала и образовывать на нем прочные адсорбционные и хемосорбционные пленки, препятствующие развитию
коррозионных процессов
- Базовые нефтяные масла не способны длительно защищать металлы от
коррозии – необходимо введение небольших количеств ингибиторов
коррозии.
Масляная пленка на
поверхности воды
Классификация нефтяных масел
По назначению:
-Моторные масла (для смазки двигателей различных систем)
-Трансмиссионные (для смазки агрегатов трансмиссий транспортных машин и
промышленных редукторов)
-Осевые масла (для смазывания осей колесных пар железнодорожных вагонов и
тепловозов, подшипников электровозов и других узлов трения
подвижного состава железнодорожного транспорта и некоторых промышленных механизмов);
-Индустриальные масла (подразделяются на 2 группы – общего, для
смазывания наиболее широко распространенных узлов и механизмов
оборудования различных отраслей промышленности, и специального
назначения, для использования в узких или специфических областях)
Классификация нефтяных масел
По назначению:
Энергетические масла:
-Турбинные масла - для смазки и охлаждения
подшипников, турбоагрегатов, маслонапорных установок
гидротурбин, судовых паротурбинных установок;
-Компрессорные масла - для смазки различных узлов и
деталей (цилиндров, клапанов и др.) компрессорных
машин, а также для создания уплотнительной группы;
-Электроизоляционные масла (трансформаторные,
конденсаторные и кабельные) - являются жидкими
диэлектриками, служат для изоляции токонесущих частей
электрооборудования, гашения электродуги в
выключателях, а также отвода тепла.
-Цилиндровые масла - для смазывания горячих деталей
паровых машин.
Присадки к маслам
Присадками называют вещества, которые добавляют к маслу в количестве от
тысячных долей до 10…15 % для улучшения одного или нескольких
показателей его качества и снижения расхода.
Классификация масел по функциональному действию:
– антиокислительные, повышающие стойкость масел к окислению при высокой
температуре;
– антикоррозионные, защищающие металлические поверхности от воздействия
агрессивных веществ и атмосферной коррозии;
– противоизносные и противозадирные (антифрикционные), улучшающие смазочные
свойства масел;
– моющие (детергентно-диспергирующие), препятствующие отложению лаков, нагаров и
осадков;
– депрессорные, понижающие температуру застывания масел;
– вязкостные, улучшающие вязкостно-температурные свойства базовых масел;
– антипенные, предотвращающие вспенивание масел;
– антисептики, повышающие устойчивость масел к воздействию грибков и бактерий;
– многофункциональные, улучшающие одновременно несколько эксплуатационных
свойств масел.
Общая схема получения масел
Основное количество дистиллятных масел производят с использованием процессов
селективной очистки и депарафинизации. Остаточные масла предварительно
подвергают деасфальтизации.
Мазут
Легкая масляная
фракция (350-420 °С)
Гудрон
Тяжелая масляная
фракция (420-500 °С)
Деасфальтизация
Селективная очистка
Депарафинизация
Дистиллятные базовые масла
5-15%
Присадки
Базовые
масла
85-95 %
Остаточные базовые масла
Дистиллятные и остаточные масла –
базовые, к ним при компаундировании
добавляют различные присадки в
соответствии с рецептурой (как правило в
соотношении 9 к 1)
Производство базовых масел
Масляная основа нефтяных смазочных масел – сложная смесь высококипящих
углеводородов с числом углеродных атомов 20…60 (молекулярной массы 300…750),
выкипающих в интервале 300…650 °С.
Нежелательные УВ:
-смолисто-асфальтеновые,
-полициклические ароматические
-высокомолекулярные парафиновые.
Технология производства базовой основы смазочных масел - избирательное удаление
из масляных фракций нежелательных УВ при максимально возможном сохранении
компонентов, обеспечивающих требуемые ФХ и эксплуатационные свойства конечных
товарных масел.
Масляная
фракция
Деасфальтиз
ация
Селективная
очистка
Депарафиниз
ация
Смолы и
асфальтены
Полициклич
.
ароматика
Тяжелые
парафины
Базовое
масло
Методы очистки базовых масел (удаления нежелательных УВ)
Химические
1) Сернокислотная очистка - смолистоасфальтеновые вещества и
полициклические ароматические
углеводороды
2) Щелочная очистка – остатки кислот,
окисленные вещества
3) Гидрогенизация (водород) –
насыщение нежелательных аромат.
УВ.
Физические
Наибольшее распространение экстракционные процессы, основанные на
использовании различной растворимости
углеводородов в растворителях:
-деасфальтизация гудронов;
-селективная очистка
деасфальтизированных гудронов;
и масляных дистиллятов
-депарафинизация экстрактивной
кристаллизацией.
Технология процесса пропановой деасфальтизации гудрона
Назначение процесса — удаление из нефтяных остатков смолисто-асфальтеновых
веществ и полициклических ароматических углеводородов с повышенной
коксуемостью и низким индексом вязкости
Сырье – гудроны «маслянистых» нефтей.
Целевой продукт - деасфальтизаты, используемые для выработки остаточных
масел;
Побочный продукт –
асфальты, служащие
сырьем для производства
битумов или компонентами
котельных топлив.
Технология процесса пропановой деасфальтизации гудрона
Общий принцип процесса
Жидкий деасфальтизат из кипятильников направляется
на селективную очистку
Деасфальтизат
Смесь пропана и целевого деасфальтизата нагревают в
кипятильниках, чтобы испарить пропан
Нагрев
Пропан +
деасфальтизат
Пропан растворяет
«масляные» компоненты,
содержащиеся в гудроне, а
смолы и асфальтены не
растворяет. Процесс проводят
в экстракционных колоннаях
Гудрон
Нерастворившиеся в пропане
компоненты – асфальт –
направляется на дальнейшее
использование
Асфальт
Пропан
Пропан циркулирует из кипятильников в
экстракционную колонну
Принципиальная схема установки деасфальтизации
мазута
Технологический режим деасфальтизации гудрона
Свойства деасфальтизатов 1 и 2 ступеней очистки
Качественное влияние температуры и кратности растворителя
на показатели процесса деасфальтизации
Материальный баланс процесса двухступенчатой
деасфальтизации гудрона
Технология процесса пропановой деасфальтизации гудрона
Растворители — пропан 95-96-% чистоты (с примесями этана и бутана).
Избыток этана – повышается селективность экстракции, но повышается давление в
колонне-экстракторе и системе регенерации пропана.
Избыток бутана – снижается селективность (избирательность) процесса, ухудшается
качество деасфальтизата (возрастают коксуемость и вязкость, ухудшается цвет).
Избыток олефинов - снижается селективность, ухудшается качество деасфальтизата
(возрастает содержание смол и полициклических ароматических УВ в
деасфальтизате).
Для получения сырья для глубокой топливной переработки применяют бутан, пентан
или их смеси с пропаном, а также легкий бензин.
Параметры процесса деасфальтизации гудрона
Качество сырья.
Для получения оптимального выхода деасфальтизата с заданными свойствами в
зависимости от качества сырья необходимо подбирать оптимальные фракционный
состав гудрона и режим его деасфальтизации.
Гудрон с легкими фракциями (до 500 град.С) – снижена селективность экстракции +
ухудшаются показатели деасфальтизата по коксуемости и вязкости
Концентрированный
гудрон – малый выход
деасфальтизата.
Параметры процесса деасфальтизации гудрона
Температурный режим экстракции (пропаном).
50-70 град.С – низкая избирательность – удаляются только тяжелые асфальтены;
85 град.С – высокая избирательность.
Кратность пропана к сырью.
При избытке пропана
-возрастают затраты энергии на
регенерацию растворителя в кипятильниках;
-снижается производительность
установок по исходному сырью;
-Снижается избирательность растворения.
Чем выше содержание коксогенных соединений
в гудроне, тем при более низкой оптимальной
кратности растворителя получается
деасфальтизат требуемого качества (с
коксуемостью ок. 1 %)
Например, оптимальная кратность
Сернистые + САВ гудроны – 4,5-5,5 к 1
Малосернистые – 7 к 1
Список использованной литературы
1. Мановян А.К. Технология переработки природных энергоносителей. М.:
Химия, КолосС, 2004.
2. Химия и технология нефти и газа : учебник / В. Н. Эрих, М. Г. Расина, М. Г.
Рудин. — 3-е изд., перераб. — Л. : Химия, 1985. — 408 с.
3. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа :
учебное пособие / С. А. Ахметов [и др.]. — СПб. : Недра, 2006. — 868 с.
4. Ахметов А.С. Технология глубокой переработки нефти и газа: учебное
пособие. Уфа: Гилем, 2002
Вопросы для контроля
1. Какие бывают масла по критерию источника сырья?
2. Что такое «индекс вязкости»? Какие группы веществ обладают высоким
индексом вязкости?
3. Как изменяется вязкость нефтяных масел с ростом температуры?
• Возрастает;
• Уменьшается;
• Не изменяется;
4. Чем характеризуется химическая стабильность масел?
5. Какие типы масел по назначению Вы знаете?
6. Для чего служат присадки к маслам?
• Для повышения их цены;
• Для улучшения их рекламного вида;
• Для повышения реакционной способности компонентов масел;
• Для улучшения эксплуатационных свойств масел;
7. Наличие каких групп углеводородов в масляных фракциях нежелательно?
8. Какие основные процессы существует в производстве базовых масел?
• Очистка, деасфальтизация и депарафинизация;
• Гидрокрекинг и риформинг;
• Гидроочистка, термокрекинг и висбрекинг;
Вопросы для контроля
1. Какой целевой продукт процесса деасфальтизации гудрона?
• Деасфальтизат
• Асфальт
• Раствор асфальта и пропана
• Пропан
2. Для чего служат побочные продукты процесса деасфальтизации гудрона?
3. Опишите принцип ведения процесса деасфальтизации гудрона.
4. Какой растворитель используется в процессе деасфальтизации гудрона?
• Этиловый спирт
• Пропан
• Метан
• Фурфурол
5. К чему приводит вовлечение в процесс деасфальтизации фракции легче
гудрона?
6. К чему приводит снижение температуры процесса деасфальтизации
гудрона?