книги из ГПНТБ / Сулейманова, Ф. Г. Композиции присадок к моторным маслам из бакинских нефтей

пен более мощным двигателем ГАЗ-MM. Взамен легкового автомобиля ГАЗ-А с 1936 г. Горьковский завод начал выпуск более комфортабельного М-1.

Наряду с созданием новой модели грузового автомобиля ЗИС-5 Московский завод в 1936 г. начал выпуск легковых автомобилей высокого класса ЗИС-101. В 1940 г. на заводе КИМ в Москве было начато и производство малолитражных автомашин. К началу Великой Отечественной войны страна располагала мощной автомобильной промышленностью и большим парком автомобилей отечественного производства. В годы войны автомобильная промышленность не только бес­ перебойно снабжала фронт и тыл, но и сумела создать фун­ дамент для мощного послевоенного развития автомобиле­ строения в Советском Союзе. Заводы, не останавливая производства, осваивали выпуск ряда новых моделей грузо­ вых автомашин, таких как ГАЗ-51 грузоподъемностью 2,5 тон­ ны, ГАЗ-63 с двигателем ГАЗ-51 мощностью 70 л. с. гру­ зоподъемностью 2 тонны, ЗИЛ-150 с двигателем мощностью

На базе указанных основных моделей выпускались так­ же автомобили специального назначения (санитарные, поч­ товые, самосвалы, тягачи и др.) и автобусы.

Семилетним планом развития народного хозяйства на 1959—1965 гг. предусматривался значительный рост автомо­ бильного парка. Если общий годовой выпуск автомобилей в

Автотракторные карбюраторные и дизельные двигатели, сохраняя большой удельный вес в общем балансе двигате­ лей, будут и в дальнейшем подвергаться коренным измене­ ниям за счет форсирования их параметров. Основными тре­ бованиями [10], предъявляемыми к современным бензиновым двигателям для автомобильного транспорта, являются высо­ кие значения эффективной и литровой мощности, широкий диапазон скоростей вращения коленчатого вала, удлинение срока службы (моторесурса) и приспособляемость их к раз­ личным условиям эксплуатации.

В современных конструкциях автомобильных двигателей эти требования обеспечиваются главным образом примене­ нием высокой степени сжатия, двухрядным V-образным рас­ положением цилиндров, верхним расположением клапанов,

10

увеличением скорости вращения коленчатосго вала, примене­ нием высококачественных металлов.

В период до 1975 г. бензиновый карбюраторный двига­ тель в основном сохранится для автомобилей всех классов. Наряду с бензиновыми в автомобильном транспорте получа­ ют распространение дизельные двигатели для сверхтяжелых моделей грузовых автомобилей и несколько увеличивается применение газовых и газотурбинных двигателей.

Говоря о состоянии производства двигателей для сель­ скохозяйственной техники, необходимо отметить, что дорево­ люционная Россия собственного производства тракторов не имела. В 1918 г. на Петроградском заводе «Большевик.» впервые в истории России было начато промышленное про­ изводство гусеничных тракторов. В 1919— 1925 гг. на заводах «Возрождение», «Красный прогресс» и на Коломенском за­ воде небольшими сериями строились колесные трактора. В 1923 г. Харьковский паровозостроительный завод приступил к выпуску тракторов «Коммунар», а в 1924 г. на ленинград­ ском заводе «Красный путиловец» было освоено серийное производство тракторов «Фордзон—Путиловец».

Количество выпускаемых в год тракторов возросло с 600 в 1925 г. до 1300 в 1928 г. Строительство в конце 1927 г. Челябинского и Сталинградского тракторных заводов яви­ лось началом создания мощной отечественной тракторной

двигателем мощностью 32,5 л. с. За годы первой пятилетки отечественной промышленностью было выпущено 99,2 тыс. тракторов, что позволило полностью отказаться от импорта их из капиталистических стран.

В 1938 г. Челябинский завод приступил к выпуску более мощных тракторов С-60 (75 л. с.), а в 1934— 1935 гг. ленин­ градский Кировский завод начал серийное производство маломощных тракторов «Универсал-1» и «Универсал-2» с двигателем мощностью 22 л. с. В дальнейшем взамен старых моделей СТЗ—ХТЗ и С-60 стали выпускаться более мощные гусеничные трактора СХТЗ—НАТИ и С-65.

За годы второй и третьей пятилеток производство трак­ торов в СССР составило 573 тыс. и тракторный парк вырос по количеству тракторов в 5,8 раза, а по их суммарной тя­ говой мощности—в 7,7 раза. Объем выполненных тракторами работ увеличился почти в 10 раз.

Во время Великой Отечественной войны тракторной промышленности был нанесен большой ущерб — часть заво­ дов была разрушена или прекратила производство. Однако уже с 1943 г. начался новый подъем тракторной промышлен­ ности. В 1944 были пущены Алтайский и Владимирский за­ воды, восстановлен Сталинградский, а к концу войны —

11

Харьковский и Челябинский заводы. Было также начато строительство Липецкого и Минского тракторных заводов. Уже в 1948 г. производство тракторов превысило предвоен­ ный уровень (1940 г.). В дальнейшем наряду с ростом коли­ чества выпускаемых тракторов осваивалось производство* новых моделей. Количество тракторов и их суммарная мощ­

бовало резкого роста производства сельхозмашин и усовер­ шенствования их конструкции. Для обеспечения выполнения плана производства тракторов намечено реконструировать и расширить действующие и построить ряд новых тракторных заводов.

Дизельные двигатели нашли широкое применение и в дру­ гих отраслях народного хозяйства — на железнодорожном и морском транспорте, а также в качестве силовых установок в промышленности и строительстве. Развитие дизеяестроения для указанных отраслей народного хозяйства в России нача­ лось с создания дизелей для судов. К 1899 г. завод «Русский дизель» выпустил первые дизели мощностью 20—50 л. с., ко­ торые получили довольно широкое распространение. В пе­ риод 1907— 1911 гг. лицензия на постройку этих дизелей была продана Коломенскому, Николаевскому и Саратовско­

1911 г. Г. В. Тринклером здесь был построен дизель с откры­ той форсункой. В 1908 г. Коломенский завод изготовил для морского теплохода дизель мощностью 500 л. с.

К 1912 г. в России уже было построено 14 теплоходов с дизелями мощностью 120—600 л. с., в то время как за рубе­ жом имелся лишь один теплоход с дизелем мощностью 600 л. с. К этому же времени на Путиловском заводе В. И. Гри­ невецким был построен двухтактный дизель. Развитие дизелестроения в нашей стране (без учета тракторных и автомо­ бильных дизелей) в дальнейшем протекало более интенсив­ но, что видно из приведенных ниже данных:

Помимо количественного роста, отечественные дизельные1 двигатели подвергались существенным конструктивным изме­

12

нениям. Удельный [расход топлива в некоторых из них снизился с 220 до 140 г/л. с. час, среднее эффективное давление возросло до 7,5 кг/см2, скорость вращения коленчатого вала повысилась до 2000 об/мин. Основным направлением в раз­ витии тракторных двигателей на ближайшие годы является обеспечение высоких скоростей сельскохозяйственных агре­ гатов. Исходя из этого, мощности тракторных двигателей проектируются с таким расчетом, чтобы обеспечить работу тракторов на скоростях порядка 5—8 км/час при выполне­ нии сельскохозяйственных операций и 20—25 км/час на транс­ портных работах.

Выполнение этой задачи потребовало усовершенствования конструкции выпускаемых тракторных двигателей и создания новых, более мощных и экономичных моделей. Намечено фор­ сирование по мощности на 25% двигателя ДТ-54 и трактора ДТ-75, выпускаемого Волгоградским заводом. Колесный уни­ версальный трактор Т-40, выпускаемый Липецким заводом, форсирует до мощности 40 л. с. И, наконец, последняя из наи­ более распространенных моделей тракторных двигателей Ли­ пецкого завода должна иметь мощность до 50 л. с. Максималь­ ная мощность тракторного двигателя Кировского завода дове­ дена до 220 л. с.

Таким образом, по всем тракторным заводам намечается рост средней мощности двигателей. Средняя мощность трак­ торных двигателей в 1963 г. составляла 48,0 л. с., в 1964 г,— 53,8 л. с., в 1965 г. — 58,8 л. с., в 1970 г. она была доведена до 65 л. с.

Известно, что форсирование двигателя по мощности и скорости приводит к росту тепловой напряженности основ­ ных его узлов и деталей. Повышение температуры деталей двигателя и увеличение контакта смазочных масел с кисло­ родом воздуха (двигатели с наддувом), а также с различ­ ными сплавами (свинцовистая бронза, фосфористая бронза и др.) у форсированных двигателей приводит к интенсив­ ному окислению минеральных масел и потере их работоспо­ собности.

Дизелестроительные заводы и научно-исследовательские организации Советского Союза систематически ведут рабо­ ту по созданию новых, более совершенных дизелей и по дальнейшему повышению их технического уровня путем уве­ личения моторесурса, применения газотурбинного наддува, автоматизации управления и снижения расхода топлива и масла. В экономическом соревновании с капитализмом не­ обходимы не только высокие темпы роста производства. Здесь все большее значение приобретают показатели техни­ ческого уровня и качества изготовления двигателей. Поэтому качество машин, их высокие параметры, надежность и до-

13

статочио большие сроки службы являются важнейшими проблемами современного технического прогресса.

Увеличение срока службы двигателей по существу рав­ нозначно росту производственных мощностей. Таким обра­ зом, в отрасли дизелестроения наряду с наращиванием темпа: производства ведутся большие работы в целях осуществле­ ния обширной технической программы по повышению надеж­ ности и удлинению срока службы дизелей. В осуществлении этих задач необходима слаженная совместная работа многих смежных отраслей промышленности и научно-исследователь­ ских организаций.

Велики заслуги И. А. Вышнеградского, Н. С. Костовича„ Г. В. Тринклера, В. И. Гриневецкого, Н. Р. Брилинга, Е. А. Чудакова в создании и разработке теории и расчета рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания, а также созда­ телей первых русских паровозов Е. А. Черепанова и М. Е. Черепанова.

В связи с непрерывным развитием всех видов двигате­ лей еще более актуальным становится решение проблемы долговечности и надежности их в эксплуатации. В этой свя­ зи мировую известность получили труды основоположника гидродинамической теории смазки Н. П. Петрова. В дальней­ шем его теорию развили Н. Е. Жуковский и С. А. Чаплыгин.

Работа деталей двигателя из различных коррозионноактивных сплавов (свинцовистая бронза, фосфористая брон­ за, кадмиевые сплавы и др.) в условиях высоких температур приводит к интенсивному старению смазочных масел. Поэто­ му одним из основных направлений в решении проблемы долговечности и надежности работы перспективных двигате­ лей внутреннего сгорания является правильный подбор сма­ зочных масел, обладающих необходимыми эксплуатацион­ ными свойствами. Таким образом, становится ясным, что усовершенствование и создание новых моделей быстроход­ ных и теплонапряженных двигателей потребует не только расширения ресурсов моторных масел, но и коренного улуч­ шения их качеств. В этой связи вопросы состояния и пер­ спективы производства моторных масел представляют боль­ шой практический интерес.

Смазочные масла для перспективных форсированных теплонапряженных двигателей должны обладать способно­ стью противостоять окислению и образованию твердых отло­ жений (нагаров и лаков) на деталях двигателей и предот­ вращать высокий износ, особенно при использовании серни­ стого топлива, предохранять подшипники и другие детали от корразии, сохранять смазочный запуск двигателей в усло­ виях низких температур. В связи с этим в работе рассматри­ ваются перспективы производства амазочных масел и при-- садок за период 1960—1976 гг.

14

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ

В развитии всех отраслей народного хозяйства страны огромная роль принадлежит нефтяной промышленности, яв­ ляющейся одной из ведущих отраслей тяжелой индустрии. За годы семилетки выработка светлых нефтепродуктов уве­ личилась более чем в 2 раза, а масел в 2 раза. Еще больший рост производства топлив и масел предусматривается в пе­ риод 1970— 1975 гг., что будет обеспечено за счет строитель­ ства новых и реконструкции существующих нефтеперераба­ тывающих заводов. Одновременно намечается резкое улучше­ ние их эксплуатационных качеств.

Проблема повышения надежности работы и долговечно­ сти двигателей внутреннего сгорания, различных машин и механизмов и связанная с ней необходимость повышения качества нефтепродуктов нашли свое отражение в перспек­ тивном плане развития нацодного хозяйства на 1966— 1970 гг. Повышение качества масел должно идти по пути улучшения фракционировки масляных дистиллятов, исполь­ зования более эффективных растворителей при селективной очистке и депарафинизации, а также по пути внедрения про­ цессов легкой и деструктивной гидрогенизации, адсорбцион­ ной очистки и доочистки дистиллятных и остаточных масля­ ных компонентов, карбамидной депарафинизации маловязких масел.

Основное количество моторных масел в СССР выпуска­ ется в Азербайджане и на заводах восточных районов. При этом, если в 1950 г. большая часть производимых в СССР

масел вырабатывалась в Азербайджане, то к 1965 г. удельный вес выпускаемых в республике масел весьма значительно снизился.

В качестве сырья для получения моторных масел при­ меняют парафинистые и непарафинистые малоеернистые нефти бакинского и сернистые парафинистые нефти восточ­ ных месторождений. В целях получения более высококаче­ ственных масел, а также приближения их производства к ме­ стам потребления в последние годы были введены в строй новые нефтеперерабатывающие заводы в восточных районах страны. Построены Ново-Куйбышевский, Ново-Уфимский, Ново-Горьковский, Омский, Волгоградский, Ново-Ярослав­ ский, Полоцкий, Рязанский, Кременчугский, Павлодарский, Иркутский и другие заводы. Выработка масел на всех этих заводах базируется на переработке нефтей, добываемых в восточных районах, — туймазинской, ромашкинской, бавлинской, муханской и др.

Основное отличие масляных нефтей восточных районов от бакинских заключается:

15

а) в повышенном содержании асфальтенов и силикагелевых смол;

б) в значительном содержании твердых нафтеновых углеводородов (в нефтях 4,5—6%, в масляных дистиллятах

10— 15%, в гудронах 5—6% );

в) в большом содержании сернистых соединений (коли­ чество серы в нефтях 1 — 1,7%, в дистиллятах 1,5—2,5%, в

гудронах 2,4—2,8%).

Основной составной частью (50—60%) масляных фрак­ ций сернистых нефтей является ароматика, представляющая сложную смесь ароматических углеводородов с сернистыми соединениями разного строения и свойств.

Ароматические и нафтеновые углеводороды в масляных фракциях восточных нефтей в основном являются малоцик­ лическими и экранированы длинными парафиновыми цепя­ ми, что приближает эти мнсла по углеводородному составу к американским из парафинистых нефтей. В дистиллятных фракциях восточных нефтей в значительных количествах со­ держится тяжелая полициклическая ароматика, характери­ зуемая отрицательным индексом вязкости, высокой ВВК, большим осадкообразованием при окислении. Химический состав масляной фракции из нефтей восточных районов пред­ определяет технологию производства из них смазочных масел. Мазуты нефтей восточных районов подвергаются переработке по трехступенчатой схеме, при этом получаются два дистиллятных и один остаточный компоненты. Каждый из двух дистиллятных компонентов подвергается селективной очистке, депарафинизации, контактной доочистке отбелива­ ющей глиной. Остаточный компонент подвергается деасфаль­ тизации пропаном, селективной очистке и депарафинизации.

При селективной очистке фенолом задача сводится к удалению, в первую очередь, тяжелых полициклических аро­ матических соединений и смол, являющихся главным источ­ ником нагарообразования. Для удаления твердых парафинов принят метод депарафинизации при помощи различных рас­ творителей.

В результате применения указанной технологии из неф­ тей восточных районов вырабатываются базовые моторные масла с индексом вязкости 85—95 пунктов, низкими коксо­ выми числами (0,2—0,3%), низкой коррозионной агрессив­ ностью и хорошим цветом (2,5—4 марки по NPA).

Бакинские нефти: бибиэйбатская легкая, балаханская масляная, раманинская, бузовнинская, путинская, локбатанская — являются малопарафинистыми и малосернистыми. Технология производства моторных масел из этих нефтей заключается в перегонке мазутов с отбором дистиллятных фракций и последующей очистке их кислотой и глиной или

16

При достаточно высоких антиокислительных и антикор­ розийных свойствах автотракторные масла из бакинских нефтей обладают невысокими вязкостно-температурными свойствами, а также неудовлетворительными низкотемпера­ турными качествами.

Неудовлетворительные низкотемпературные свойства ма­ сел из бакинских нефтей связаны главным образом с каче­ ством перерабатываемого сырья. В отличие от восточных заводов, на которых масла вырабатываются из парафини­ стых нефтей, на бакинских заводах автолы и дизельные мас­ ла вырабатываются из смеси малапарафинистых нефтей, большую часть которых составляет низкосортная нефть место­ рождения Нефтяные Камни.

Автолы и дизельные масла, полученные из бакинской перспективной смеси нефтей с применением селективно-кис- лотно-контактной очистки, имеют индекс вязкости 60—65 вме­ сто 80—90 у масел из восточных сернистых парафинистых нефтей. Работами А. М. Кулиева и Р. Ш. Кулиева [13] пока­ зано, что вязкостно-температурные свойства дизельных масел из бакинских нефтей могут быть улучшены использованием высококачественных остаточных масляных компонентов балаханской масляной нефти и нефти Нефтяных Камней, т. е. выработкой компаундированных масел, состоящих из дистил­ лятного и остаточного компонентов.

Для производства остаточного дизельного масла, кроме действующей установки по деасфальтизации гудрона балаханской масляной нефти, сооружена установка для деас­ фальтизации гудрона нефти Нефтяных Камней. Остаточное дизельное масло на базе деасфальтизатов указанных нефтей, полученное путем селективно-киелотно-контактной очистки, по своим качествам превосходит бакинское товарное дизель­ ное масло. В перспективе предусматривается замена селек­ тивно-контактной очистки дизельного масла адсорбционной. Это даст возможность получить дизельное масло с лучшими вязкостно-температурными свойствами и позволит рацио­ нальнее использовать перерабатываемое сырье.

Масла для карбюраторных двигателей (автолы) будут вырабатываться загущением основы с вязкостью 4—5 сст при 100° С, полученной селективно-киелотно-контактной очи­ сткой, до вязкости 6— 10 сст. Для загущения основы с такой вязкостью требуется 1,0—1,2% полиизобутилена. Полученные таким образом масла АСЗП -6 и АСЗП-10 при удовлетвори­ тельных антиокислительных и антикоррозийных свойствах обладают хорошей вязкостно-температурной характеристикой (индекс вязкости их до 110). АСЗп-6 является хорошим зим­ ним маслом, а АСЗ „-10 с успехом может применяться как. всесезонное масло для южных районов страны.

18

Как указано выше, на бакинских Заводах большую часть масляного сырья составляют нефти месторождения Нефтяные Камни. По прогнозам добычи состав этих нефтей будет под­ вергаться значительным изменениям. Доля парафинистой и высокопарафинистой нефтей составит около 30%. Наличие в перспективной смеси парафинистой и высокопарафинистой нефтей создает затруднение в получении некоторых сортов низкокипящих масел.

Прогнозы показывают, что содержание высакопарафинистой части нефти месторождения Нефтяные Камни будет и дальше значительно увеличиваться. Таким образом через 3—5 лет из этой нефти без применения процесса депарафи­ низации невозможно будет получать масла с нужной темпе­ ратурой застывания. При наличии установок по депарафи­ низации масел, очевидно, целесообразнее перерабатывать высококачественные парафинистые нефти, чем нефть Нефтя­ ных Камней.

Исследования [13] показали, что для получения высоко­ качественных масел рациональным является использование в качестве сырья смеси бакинских парафинистых нефтей с максимальным вовлечением нефти о. Песчаного, являющейся исключительно ценным сырьем для производства масел ши­ рокого ассортимента.

Работами ИНХП установлено, что переработку смеси парафинистых нефтей целесообразно проводить по трехком­ понентной схеме получения масел. По этой схеме мазут при вакуумной перегонке разбивается на три масляных компо­ нента: два дистиллятных (выкипающих до 500° С) и один остаточный. Для получения готовых масел масляные компо­ ненты последовательно подвергаются селективной очистке фурфуролом, депарафинизации и контактной очистке отбе­ ливающей глиной. Остаточный компонент, кроме этого, пред­ варительно обессмоливают, а масляный — депарафинизи­ руют.

Качество полученных масел из бакинских парафинистых нефтей (АС-6, АС-10, Д-8, Д-11) почти не отличается от ка­ чества тех же марок масел из восточных нефтей, за исклю­ чением индекса вязкости. Исследование углеводородного состава показало, что эти масла различны как по количе­ ству, так и по свойствам отдельных групп углеводородов. Например, масло Д-11 из бакинских парафинистых нефтей содержит 76,3% метано-нафтеновых групп углеводородов и 20,12% ароматики, с индексами вязкости 88 и 92 соответ­ ственно. Масло ДС-11 из восточных нефтей содержит этих углеводородов соответственно 56,7 и 40%, индекс вязкости 10 для первой и 82,1 для второй группы углеводородов.

Применение селективного метода очистки не позволяет полностью и избирательно удалять из масла нежелательные

19