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.

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. Классификация нефтяных масел МазутГудрон Легкая масляная фракция ( °С) Тяжелая масляная фракция ( °С) Селективная очистка Деасфальтизация Депарафинизация Дистиллятные базовые маслаОстаточные 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. ПарафиныНафтеныАроматика Смолы/асфальтены Индекс вязкости УДАЛЯТЬУДАЛЯТЬ ТОЛЬКО РАЗВЕТВЛЕННЫЕНЕ 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). 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 Парафины Церезины

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 O- содержащие 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 ад- сорбционные 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

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 про- мышленных 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. Классификация нефтяных масел

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. Дистиллятные и остаточные масла – базовые, к ним при компаундировании добавляют различные присадки в соответствии с рецептурой (как правило в соотношении 9 к 1) МазутГудрон Легкая масляная фракция ( °С) Тяжелая масляная фракция ( °С) Селективная очистка Деасфальтизация Депарафинизация Дистиллятные базовые маслаОстаточные базовые масла

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 Базовое масло Смолы и асфальтены Полициклич. ароматика Тяжелые парафины

Методы очистки базовых масел (удаления нежелательных УВ) Химические 1)Сернокислотная очистка - смолисто- асфальтеновые 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 Пропан Гудрон Пропан растворяет «масляные» компоненты, содержащиеся в гудроне, а смолы и асфальтены не растворяет. Процесс проводят в экстракционных колоннаях Пропан + деасфальтизат Смесь пропана и целевого деасфальтизата нагревают в кипятильниках, чтобы испарить пропан Нагрев Деасфальтизат Пропан циркулирует из кипятильников в экстракционную колонну Жидкий деасфальтизат из кипятильников направляется на селективную очистку Асфальт Нерастворившиеся в пропане компоненты – асфальт – направляется на дальнейшее использование

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 % 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) 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, Химия и технология нефти и газа : учебник / В. Н. Эрих, М. Г. Расина, М. Г. Рудин. 3-е изд., перераб. Л. : Химия, с. 3.Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа : учебное пособие / С. А. Ахметов [и др.]. СПб. : Недра, 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?