Тема 12. Моторные масла
12.1 Получение масел
На рисунке 12.1 показана схема получения масел из нефти. Сначала очищенную нефть нагревают до 300÷225°С, пары нефти поступают в разделительную колонну. Колонна внутри разделена на несколько секций, состоящих как бы из нескольких полок. Температура в секциях разная – вверху колонны температура ниже, чем внизу. Поднимающиеся вверх пары нефти с близкими температурами кипения конденсируются (освобождаются) в секциях. Углеводороды, имеющие более низкую температуру кипения, поднимаются выше и конденсируются в верхней секции, фракции, имеющие более высокую температуру кипения, осаждаются в нижних секциях. Образовавшиеся продукты выводятся из колонны наружу. Внизу колонны собираются остаток перегонки мазут.
Рисунок 12.1 – Схема получения масел из нефти.
Подогретый мазут поступает на дальнейшую перегонку во вторую разделительную колонну, устроенную также как и первая, с той разницей, что из нее частично удален воздух, следовательно, разделение мазута на масла производится под вакуумом. Из колонны с различной высоты отводятся дистилляты: веретенный, машинный, автоловой, цилиндровый. Внизу колонны остается гудрон, который используется ан производство дорожного асфальта.
Рисунок 12.2 – Схема перегонки нефти
Дистилляты смазочных масел – это еще не готовые масла. Для получения масел дистилляты подвергают отчистке серной кислотой, щелочью и отбеливающими землями. С помощью серной кислоты из дистиллятов извлекаются смолистые вещества и углеводы, склонные к окислению. Щелочь нейтрализует кислоты, которые могут быть в масле. Отбеливающие земли также удаляют из масла смолы и остатки кислоты после кислотной очистки. Часть мазута, оставшиеся после перегонки, используется для производства высоковязких масел.
Основу масел составляют базовые компоненты, обеспечивающие их смазывающие свойства и имеющие минеральное (нефтяное) или синтетическое происхождение. При использовании их в современном высокофорсированном двигателе и , особенно, при работе на тяжелом топливе масло будет быстро деградировать, терять свои свойства, будет иметь место интенсивная коррозия и износ, потеря ресурса, а в отдельных случаях – поломки. Поэтому в базовую основу современных масел вводится тот или иной комплекс присадок, призванных существенно улучшить их качественные характеристики.
Рисунок 12.3 – Схема переработки мазута для получения масел
Минеральная базовая основа маселсостоит из продуктов переработки нефти, называемыхBaseStockOils, которые представляют собой дистилляты узкого фракционного состава, прошедшие ряд сложных и дорогостоящих операций очистки. Для полученияBaseStockOilsобычно используют нефти парафинового основания, это обеспечивает наличие у масла высокого индекса вязкости, т. е. пологую вязкостно-температурную зависимость. Минеральные масла находят преимущественное применение в судовых двигателях и механизмах, причина – доступность и значительно более низкая стоимость.
Синтетическая базовая основа получается синтезом химических соединений определенного состава, обеспечивающего заранее заданные свойства. В первую очередь это относится к вязкостно-температурным характеристикам. Синтетические масла в сопоставлении с минеральными, обладают более высоким индексом, их вязкость меньше меняется при повышении температуры и меньше увеличивается при снижении температуры. Синтетическая основа обеспечивает высокую термическую стабильность масла и хорошую сопротивляемость окислению, низкую испаряемость и хорошую текучесть при отрицательных температурах. Синтетические масла незаменимы при эксплуатации двигателей в северных широтах и в Арктике. Более 1/3 синтетических масел изготавливаются на основе полиальфаолефинов, обладающих отличными характеристиками и универсальными смазывающими свойствами и они наиболее дешевы. В основу части синтетических масел включаются эфиры, наличие которых вызывает разбухание резиновых и пластмассовых уплотнителей с последующим возникновением протечек.