1.1. Получение смазочных масел

Как указывалось выше, основную часть смазочных материалов вырабатывают из нефти. Основными компонентами масел, смазок и некоторых специальных жидкостей являются жидкие масла, извлекаемые из мазута. Их ещё называют минеральными.

Первый в мире завод по производству смазочных масел был построен в Нижнем Новгороде в 1876 году нефтепромышленником В. И. Рагозиным. Масла получали разгонкой мазута с последующей очисткой дистиллятов серной кислоты и щелочью. Большую роль в технологии производства масел сыграли труды Д. И. Менделеева.

Как и горючие, смазочные масла для двигателей внутреннего сгорания представляют собой смесь различных углеводородов. Только в маслах углеводороды имеют большую молекулярную массу, число атомов углерода в них достигает 50. Кроме того, в смазочных маслах, получаемых из мазута, всегда присутствуют сопутствующие соединения: нафтеновые (органические) кислоты, сернистые соединения и смолисто-асфальтовые вещества.

Дистиллятные масла получают разгонкой мазута до выделения из него не менее трёх фракций, разделяемых по температуре кипения на:

– лёгкие (300…400 ºС);

– средние (400…450 ºС);

– тяжёлые (450…500 ºС).

Далее фракции, подвергшиеся очистке, составляют компоненты для получения масел.

Чтобы предотвратить крекинг мазута, который может начаться при высоких температурах, разгонку производят под разрежением и при продувке водяным паром. Остаток от мазута после отбора из него наиболее вязкого высококипящего масляного дистиллята называется гудроном. Он используется для получения битумов при производстве асфальта, из него получают высоковязкие масла и т.д.

Остаточными маслами называют очищенные гудроны. Они содержат больше высокоплавких углеводородов и смолисто-асфальтовых веществ, следовательно требуют более тщательный очистки. Остаточные масла применяют в качестве трансмиссионных или авиационных (для поршневых двигателей).

Основная часть ассортимента смазочных масел представляет собой смесь масляных дистиллятов. Вырабатывают также и компаундированные масла – смесь дистиллятных и остаточных масел.

1.2. Очистка масел

Для того чтобы обеспечить работу двигателя, агрегатов и узлов современных автомобилей все смазочные масла без исключения подвергаются очистке от нежелательных соединений. Применяют следующие методы очистки масел.

1. Обработка щелочью (NaOH) позволяет нейтрализовать органические (нафтеновые) кислоты. Продукты реакции и остатки щёлочи вымывают водой.

2. Кислотно-щелочная очистка масла заключается в обработке масла 92–96% серной кислотой. Кислота разрушает смолисто-асфальтовые и ненасыщенные соединения. Результаты реакции и оставшаяся кислота выпадают в осадок, образуя кислый гудрон. Завершает очистку промывка масла водой и просушивание перегретым паром или горячим воздухом.

Кислотную очистку с контактным фильтрованием через отбеливающие (улучшающие прозрачность) земли называют кислотно-контактной очисткой.

3. Контактная очистка производится с использованием отбеливающих глин (земель). Тонко помолотые и специально обработанные глины (земли) обладают сильно развитой поверхностью, на которой адсорбируются смолы, серная и органические кислоты, продукты окисления и полимеризации и другие вещества. Очистка заключается в тщательном перемешивании (контакти-ровании) порошка с очищаемым дистиллятом, выдержке полученной смеси при определённых времени и температуре и последующей фильтрации для отделения очищенного масла от загрязненной глины. После очистки содержание смол, имеющих тёмный вид, в масле гораздо ниже. Масло становится более светлым и прозрачным (отсюда и название – отбеливающие глины). При качественной контактной очистке с большой степенью адсорбции на порошке кислых продуктов отпадает необходимость обработки масла щёлочью.

4. Очистка селективными растворителями является современным и эффективным способом очистки масел. Селективные растворители могут быть использованы многократно при отделении их от удаляемого из масла продукта. В качестве растворителей используют фурфурол, фенол и др.

При селективной (избирательной) очистке подбирают растворитель, который при определённой температуре и количественном соотношении с очищаемым маслом выборочно растворяет в себе все нежелательные примеси и плохо или совсем не растворяет очищаемый продукт. При смешивании очищаемого масла с селективным растворителем, основная часть растворённых вредных примесей легко расслаивается с маслом при отстаивании. Получается слой очищенного масла (рафинадный слой) и слой растворителя с вредными, удалёнными из масла, примесями. Этот слой называют экстрактом. Слои разделяют. После доочистки рафината контактным способом получается глубокоочищенное масло (масло глубокой очистки).

Для получения качественной очистки высоковязких остаточных масел используют метод парных растворителей. При этом один из них должен выборочно растворять нежелательные примеси, а другой – очищенное масло. Например, для растворения примесей применяют креозол с 30–50% фенола, а для растворения рафината – пропан в жидком состоянии (при давлении до 2 МПа).

5. Гидрогенизация – процесс, аналогичный гидроочистке топлив. Проводят его под давлением до 2 МПа в присутствии водорода при температуре 380…400 ºС.

6. Депарафинизация, как и у дизельных топлив, производится с целью удаления наиболее высокоплавких (в основном парафиновых) углеводородов с целью получения масел с требуемой температурой застывания. В качестве растворителя применяют ацетон, метилэтилкетон с толуолом. Масло с растворителем охлаждают до определённой температуры, жидкие углеводороды растворяются, а твёрдые выпадают в виде кристаллов, отделяемых при фильтрации.

Легко видеть, что депарафинизация, как и деасфальтизация (удаление из гудрона асфальто-смолистых и полициклических ароматических углеводоро-дов) представляют собой разновидности селективной очистки.

7. Наиболее современным способом является очистка масла при его фильтрации через специальные мембраны, фильтрующие на молекулярном уровне. Мембраны, например, пропускают молекулы углеводорода и задерживают молекулы продуктов окислительной полимеризации и другие нежелательные примеси.