Классификация базовых масел по API

Желательные и нежелательные компоненты масел.

Основные эксплуатационные свойства масел:

- вязкость и вязкостно-температурные свойства,

- подвижность при низких температурах,

- химическая и термоокислительная стабильность,

- смазочная способность,

- защитная способность – зависят от их химического и фракционного состава.

Углеводороды.

Парафиновые углеводороды характеризуются наименьшей вязкостью. С увеличением разветвления цепи вязкость парафиновых углеводородов возрастает. Максимальный индекс вязкости (ИВ) имеют нормальные парафиновые углеводороды. ИВ изопарафиновых углеводородов заметно ниже.

Циклические углеводороды имеют значительно большую вязкость, чем парафиновые. Вязкость выше у нафтеновых углеводородов, чем у ароматических углеводородов такой же структуры. Чем больше колец в структуре молекулы и чем длиннее и разветвленнее боковые цепи, тем выше вязкость циклических углеводородов. Наибольшую вязкость имеют смолисто-асфальтеновые вещества.

Для циклических углеводородов общим является улучшение вязкостно-температурной характеристики с уменьшением цикличности молекул, с увеличением длины боковых цепей и числа углеродных атомов в молекуле.

Таким образом, для получения масел с хорошими вязкостно-температурными свойствами следует наиболее полно удалять из фракций полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), нафтеноароматические углеводороды с короткими боковыми цепями и смолисто-асфальтеновые вещества.

Температура застывания масел и подвижность при низких температурах зависят от содержания твердых углеводородов и величины вязкости масел при конечной температуре охлаждения. Выделяющиеся при охлаждении масел кристаллы твердых углеводородов могут привести к потере подвижности масла из-за его застывания. Потеря подвижности и трудность запуска двигателя при низких температурах могут быть связаны также со слишком большой вязкостью масла при этих температурах, хотя температура застывания может быть и низкой. Поэтому для получения масел, подвижных при низких температурах, из них следует удалять твердые углеводороды, а также ПАУ и смолисто-асфальтеновые вещества, обладающие высокой вязкостью при низких температурах.

Что касается стойкости к окислению, то ПАУ с короткими боковыми цепями окисляются в наибольшей степени. Они являются нежелательными компонентами масел, поскольку при их окислении образуются смолы, асфальтены и карбены, вызывающие повышенное нагарообразование в двигателях. Однако ароматические углеводороды способны предотвращать окисление нафтеновых углеводородов (основного компонента минеральных масел). Особенно эффективны в этом отношении небольшие добавки ПАУ и смолисто-асфальтеновых веществ. Нафтеноароматические углеводороды активно реагируют с кислородом, образуя большое количество кислых продуктов и продуктов уплотнения. С этой точки зрения они также являются нежелательными продуктами. На окисление масел определенное влияние оказывают и сернистые соединения.

Таким образом, в традиционной схеме производства масел, регулируя глубину очистки масел, можно влиять на стойкость масел к окислению. В очищенных маслах для повышения стойкости к окислению оставляют небольшую часть ПАУ, смол и сернистых соединений. При углубленной очистке эксплуатационные свойства масел улучшают путем добавления соответствующих присадок.

Заметно улучшается смазочная способность масел при наличии в них смол, сернистых и кислородсодержащих соединений. С точки зрения других эксплуатационных показателей масел эти соединения являются нежелательными. При удалении этих компонентов в процессе селективной очистки смазочная способность масел снижается. Для сохранения хорошей смазывающей способности вводят специальные поверхностно-активные присадки.

Коррозионная активность масел также зависит от их химического состава и определяется величиной исходного кислотного числа и его изменением в процессе окисления масел при работе. Углубление селективной очистки и гидроочистки снижает содержание сернистых соединений и коррозионную агрессивность масел. Однако переочистка масел полностью удаляет из них поверхностно-активные вещества, что вызывает ухудшение способности масел защищать металлы от воздействия внешней среды (электрохимическая коррозия).

Классификация базовых масел по API

Американский нефтяной институт (API) рекомендует классифицировать базовые масла по трем показателям: индекс вязкости, доля нафтено-парафиновых углеводородов и содержание серы (табл.).

Традиционные базовые масла I группы вырабатываются в России по действующим технологиям с применением процессов разделения сырья (перегонка, селективная очистка, сольвентная депарафинизация), а для производства масел групп II и III требуется использование новейших технологий, так как к ним предъявляются очень высокие требования по содержанию серы и индексу вязкости.

Таблица