Гидрокрекинговые технологии

Преимущества синтетик

К достоинствам синтетических масел можно отнести высокую термоокислительную стабильность, то есть малую склонность к образованию нагаров и лаков (лаками называют откладывающиеся на горячих поверхностях прозрачные, очень прочные, практически ничем не растворимые пленки, состоящие из продуктов окисления), а также небольшие по сравнению с минеральными маслами испаряемость и расход на угар.

Все эти свойства синтетических масел способствуют снижению общих механических потерь и уменьшению износа деталей. Кроме того, их ресурс превышает ресурс минеральных в 5 и более раз. Основным фактором, ограничивающим применение синтетических масел, является их высокая стоимость. Они в 3-5 раз дороже минеральных. В связи с этим многие фирмы производят полусинтетические масла - в минеральное масло вводят 25-50 % синтетики. Компромисс этот весьма удачный: по качеству и по цене полусинтетика находится между синтетикой и минеральными маслами. Где именно - зависит от количества синтетической составляющей.

Однако, не стоит сбрасывать со счетов минеральные базовые масла глубокой очистки - масла гидрокрекинга. Последние разработки и технология HT Purity Process™ компании Петро-Канада позволяют получать из нефти базовые масла, свойства которых (структура, индекс вязкости и др.) практически идентичны свойствам полиальфаолиефинов - наиболее широко применяемой синтетической базе. Затраты на получение базовых масел по технологии HT Purity Process™ Петро-Канада гораздо ниже. Отсюда относительно низкая цена на товарные масла при высочайшем уровне качества.

Наверное, рассматривая канистры с маслом, вы встречали на некоторых надпись «гидрокрекинг». Зная, что масла бывают минеральные, синтетические и полусинтетические, возникает законный вопрос — что же это? К какому классу относить такие масла? Вот тут-то и начинается самое интересное. По цене «гидрокрекинг» ближе к «минералке», а по качеству, как уверяет продавец, ничуть не хуже «синтетики». Но мы же понимаем, что если бы дело обстояло именно так, такое дорогое удовольствие, как синтетическое масло, вымерло бы как класс...

Базовые масла

Чтобы понять, в чем разница, нужно немного углубиться в специфику производства масел. Все масла состоят из основы (базового масла) и активных добавок (присадок), улучшающих их функциональные свойства. Так вот, базовые масла производит небольшое количество крупных нефтяных компаний. Чем же объясняется огромное количество марок масел на рынке? А тем, что фирмы, владеющие маслосмесительными заводами, приобретают готовую основу и, добавляя в нее свои присадки, выпускают товар под собственной маркой.

Свойства масла определяются прежде всего химическим составом основы, присадки же предназначены для корректировки и улучшения этих характеристик.

Технология гидрокрекинговых масел

• Минеральное масло, как известно, — это продукт перегонки нефти, синтетическое — продукт синтеза из газов, полусинтетичекое — их смесь. Гидрокрекинговое масло ближе к минеральному не только по цене, но и по способу получения, потому что оно тоже получается из нефти. Чем же оно тогда лучше? Как следует из названия, оно проходит более глубокую обработку при помощи гидрокрекинга. А на первых этапах его производство ничем не отличается от производства минерального масла. Нефть, которая представляет собой смесь углеводородов с цепочками самой разной длины, порой соединенных в кольца, сначала отправляют на атмосферную перегонку. Осадок после атмосферной перегонки, называемый мазутом, и идет на вакуумную перегонку для более тонкого разделения. Самые тяжелые из фракций и вакуумный остаток служат сырьем для высоковязких базовых моторных и трансмиссионных масел, более легкие дистилляты — для трансформаторных и легких индустриальных масел. Поскольку нефть содержит еще массу примесей, после вакуумной перегонки необходима очистка. Вот основные примеси:
• соединения серы и органические кислоты, вызывающие коррозию металлов;
• непредельные углеводороды, понижающие антиокислительную стойкость масла;
• смолистые и асфальтеновые соединения , которые образуют лаковые отложения и нагар на горячих поверхностях деталей, ухудшают низкотемпературные свойства, подавляют эффективность антиокислительных и антикоррозионных присадок;
• растворенные в масле твердые углеводороды — парафины, которые повышают температуру застывания масла и ухудшают его низкотемпературную фильтруемость;
• полициклические соединения, ухудшающие низкотемпературные свойства масла и способствующие образованию смолистых отложений и нагара.

Химическая чистота масла — залог его качества.

Из обычного минерального масла разнообразными физико-химическими методами удаляются нежелательные примеси, вроде соединений серы или азота, асфальтеновые (битумные) вещества и ароматические полициклические соединения, которые усиливают коксование и зависимость вязкости от температуры. Депарафинизацией удаляются парафины, повышающие температуру застывания масел. Однако понятно, что удалить все ненужные примеси таким методом невозможно — грубо говоря, это и служит причиной худших свойств «минералки».

Обработка масла может продолжиться и дальше. Ведь остались еще ненасыщенные углеводороды, которые ускоряют старение масла из-за окисления, да и примеси тоже остались. Гидроочистка (воздействие водородом при высокой температуре и давлении) превращает непредельные и ароматические углеводороды в предельные, что увеличивает стойкость масла к окислению. Таким образом, масло, прошедшее гидроочистку, обладает дополнительным преимуществом. А что же гидрокрекинг? Это еще более глубокий вид обработки, когда одновременно протекает сразу несколько реакций. Каких? Удаляются все те же ненавистные серные и азотистые соединения, расщепляются кольца, насыщаются связи, длинные парафиновые цепи рвутся на более короткие, такие, как нужно для масла...

Но не все так просто. Некоторые компоненты нефти, которые обычно считаются вредными, местами могут быть весьма ценными. Например, смолы, жирные и нафтеновые кислоты улучшают липкость и стойкость адсорбционной пленки масла и тем самым улучшают смазывающую способность масла. Некоторые соединения серы и азота обладают антиокислительными свойствами. Таким образом, при глубокой очистке масла некоторые его смазывающие, антиокислительные и антикоррозионные свойства могут ухудшиться.

Эта неприятность исправляется специальными присадками, которые добавляют уже на маслосмесительных заводах.

Мы подходим к самому важному. Масла — это углеводороды с определенным количеством атомов углерода. Эти атомы могут быть соединены как в длинные и прямые цепи, так и разветвленные, как крона какого-нибудь дуба. ЧЕМ БОЛЕЕ «ПРЯМЫМИ» БУДУТ ЦЕПИ, ТЕМ ЛУЧШЕ БУДУТ СВОЙСТВА МАСЛА. Так, например, «ветвистым» молекулам легче свернуться в шарик, поскольку они более компактные — именно так происходит замерзание. То есть они будут замерзать при более высокой температуре, чем их «коллеги», состоящие из прямых цепей.

С разных сторон к одной цели

Итак, нам нужно получить масло, состоящее из красивых одинаковых прямых углеводородных цепей. Никаких вредных примесей, ненасыщенных связей или колец. Получаемое из нефти масло идет к «идеалу», отсеивая все ненужное более или менее изощренными способами. Если менее — это обычная «минералка», более — гидрокрекинговое масло. В процессе каталитического гидрокрекинга происходит «выпрямление» цепей — изомеризация, но строя отборных молекул таким способом не получить... Свойство каталитического гидрокрекинга — перегруппировки. Изомеризация будет с такой же охотой идти и в противоположном направлении, более естественном, даже в специально созданных для обратной реакции условиях. Ну а синтетическое масло? Его получают из легких газов, «наращивая» длину цепи до нужного числа атомов углерода. Условия этой реакции намного лучше контролируются, поэтому можно получить практически линейные цепи заданной длины.

Есть еще один нюанс. Гидрокрекинг — процесс каталитический, как, впрочем, и синтез. Но если первый идет, например, на никеле, то второй — на углероде. Понятно, что углерод в этом смысле лучше, так масло будет избавлено от нежелательных примесей соединений катализаторов.

Итак, гидрокрекинговые масла — это продукты перегонки и глубокой очистки нефти. Гидрокрекинг отбрасывает все «ненужное», ну а если захватывается что-то «полезное», необходимые свойства придаются с помощью присадок. Но четко отфильтровать ненужные примеси сложно — поэтому может быть справедливым большее нагарообразование и «содействие» коррозии у гидрокрекинговых масел по сравнению «синтетикой». Зато они обладают высоким индексом вязкости, противоокислительной стойкостью и стойкостью к деформациям сдвига, а от износа могут защищать даже лучше, чем синтетические. С другой стороны, «синтетика» более однородна в смысле линейности углеводородных цепей, что дает преимущества, например, в температуре замерзания.

К слову сказать, и гидрокрекинг и синтез можно доводить до разной степени совершенства — здесь в игру вступает соотношение «цена-качество». Ну, и желание сэкономить, и боязнь потерять репутацию, конечно. Так что разные компании, делая базовое масло при слегка отличающихся условиях, могут получить совершенно разные продукты...

Какие-то компании причисляют гидрокрекинговые масла к «минералке», некоторые — выдают за «синтетику».