- •И. В. Мозговой, г. М. Давидан, л.Н. Олейник
- •Предисловие
- •Тема 1.
- •1.1. Краткая история нефтепереработки
- •1.2. Происхождение нефти
- •1.3. Мировые запасы нефти
- •1.4. Добыча нефти
- •1.5. Добыча природных газов
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Химический состав нефти
- •2.3. Классификация нефтей
- •Контрольные вопросы
- •Тема 3.
- •3.1. Фракционный состав нефтей
- •3.2. Плотность
- •3.3. Молекулярная масса
- •3.4. Вязкость
- •3.5. Низкотемпературные свойства нефти и нефтепродуктов
- •3.6. Пожароопасные и взрывоопасные свойства нефтепродуктов
- •3.7. Оптические свойства нефти и нефтепродуктов
- •3.8. Электрические свойства нефтепродуктов
- •3.9. Тепловые свойства нефтепродуктов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 4.
- •4.1. Газообразные алканы
- •4.2. Жидкие алканы
- •4.3. Твердые алканы
- •4.4. Физические свойства алканов
- •4.5. Химические свойства алканов
- •Контрольные вопросы
- •Тема 5.
- •5.1. Физические свойства циклоалканов
- •5.2. Химические свойства циклоалканов
- •5.3. Получение циклоалканов
- •5.3.2. Получение циклогептана
- •5.3.4. Получение циклододекана
- •Контрольные вопросы
- •Тема 6.
- •6.1. Типы аренов и концентрация их в нефтях и их фракциях
- •6.2. Физические свойства аренов
- •6.3. Химические свойства
- •6.3.3. Окисление
- •6.4. Применение аренов в нефтехимии
- •Контрольные вопросы
- •Тема 7.
- •7.1. Сернистые соединения
- •7.2. Азотистые соединения
- •7.3. Кислородсодержащие соединения
- •7.4. Асфальто-смолистые вещества
- •7.5. Микроэлементы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 8.
- •8.1. Введение в теорию
- •8.2. Кинетика и механизм термических процессов
- •8.3. Термические превращения углеводородов в газовой фазе
- •8.4. Пиролиз (высокотемпературный крекинг)
- •8.5. Коксование
- •8.6. Промышленные термические процессы
- •Контрольные вопросы
- •Тема 9.
- •9.1. Основные понятия о катализе и катализаторах
- •9.2. Реакции карбкатионов
- •9.3. Каталитический крекинг
- •9.4. Катализаторы каталитического крекинга
- •9.5. Макрокинетика процесса
- •9.6. Промышленный каталитический крекинг
- •Контрольные вопросы
- •Тема 10.
- •10.1. Химизм процесса
- •10.2. Катализаторы процесса
- •10.3. Промышленная реализация процесса
- •Контрольные вопросы
- •Тема 11.
- •11.1. Алкилирование изоалканов алкенами
- •2,2,3-Триметилпентан
- •11.2. Изомеризация алканов с4 – с5
- •11.3. Полимеризация алкенов
- •11.4. Применение сжиженных газов и кислородсодержащих органических веществ в получении карбюраторных топлив
- •Контрольные вопросы
- •Тема 12.
- •12.1. Гидроочистка
- •12.1.3. Реакции кислородных соединений
- •12.2. Гидрокрекинг
- •Контрольные вопросы
- •Тема 13.
- •13.1. Нефтяные топлива
- •13.2. Нефтяные масла
- •13.3. Присадки к маслам
- •13.3. Пластичные смазки
- •13.5. Консервационно-смазочные материалы
- •13.6. Смазочно-охлаждающие технологические жидкости
- •13.7. Нефтяные растворители, ареновые углеводороды, керосины осветительные
- •13.8. Масла белые, вакуумные, технологические, теплоносители
- •13.9. Разные продукты
- •Контрольные вопросы
- •Тема 14.
- •14.1. Автомобильный бензин
- •14.2. Дизельное топливо
- •14.3. Авиационное топливо
- •Контрольные вопросы
- •Тема 15.
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Содержание
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- иизо-парафинов
Парафины |
Индекс вязкости |
Температура плавления, оС | |||
п-парафины |
i-парафины |
п-парафины |
i-парафины |
Разность | |
С20 |
174 |
164 |
36,6 |
-2,5 |
39,1 |
С30 |
156,5 |
143 |
66 |
8,6 |
57,4 |
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.