Базовые масла для производства моторных масел
В состав моторного масла входит основа (базовое масло) и присадки. Качество масла определяется химическим составом основы, а присадки служат для изменения свойств базового масла, и способны значительно улучшить моторное масло, несмотря на качество основы. Но в процессе использования масла длительное время основным показателем качества становится основа, поскольку присадки за это время меняют свои свойства. В этой публикации рассмотрим базовые масла для производства моторных масел.
Базовые масла для производства моторных масел могут быть трёх видов:
Если ориентироваться на Американский институт нефти (API), то можно сказать, что базовые масла имеют пять категорий.
Первая группа – основа, созданная при помощи депарафинизации и селективной очистки.
Вторая группа – основа, прошедшая гидро-обработку, за счёт чего уменьшено количество парафинов и ароматических соединений.
Третья группа – основа, полученная с помощью метода каталитического гидрокрекинга, таким образом, индекс вязкости был уменьшен.
Четвёртая группа – основа создана на полиальфаолефинах (ПАО), что даёт повышенную окислительную стабильность и увеличивает индекс вязкости.
Пятая группа – группа базовых масел для производства моторного масла, в чей список входят основы, не вошедшие в вышеперечисленные категории. Базовые масла на синтетической и натуральной основе.
Минеральная основа для производства моторных масел является продуктом перегонки нефти, и естественно, что ее качество и химический состав, прежде всего, зависят от тех же показателей нефти, и от того, какие технологии были использованы для ее очистки.
Улучшение качества базовых минеральных масел решается двумя способами.
Первый способ подразумевает частичную очистку базового масла для производства моторных масел от азота, кислот, смол, серы, и затем добавляются присадки. При таком методе получается базовое масло не очень высокого качества.
Во втором способе проводится полная очистка основы, и дополнительно производится модификация с использованием метода гидрокрекинга. Такой способ позволяет получить базовое масло высокого качества, которое можно использовать в условиях эксплуатации автомобиля на высоких скоростях, температурах и нагрузках.
В плане цены такое базовое масло для производства моторных масел ближе к минеральным основам, а качество приближено к синтетическим.
Гидрокрекинговое базовое масло больше походит на минеральную основу по методу, используемому для его получения. Получают его из нефти, и оно проходит обработку методом гидрокрекинга. Первичная обработка базового гидрокрекингового масла аналогична той, что применяется в случае изготовления минерального масла. Также происходит очистка от битумных веществ, азота и серы, ароматических полициклических соединений. При помощи депарафинизации происходит удаление парафинов. Далее проходит гидроочистка базового масла от ненасыщенных углеводородов. И после неё происходит более тщательная очистка с помощью гидрокрекинга, при котором совершается дополнительное удаление азотистых и серных соединений.
Этот процесс построен на использовании крекинга (разрыва) длинной молекулярной цепочки на более короткие. А затем происходит насыщение водородом (гидрирование) коротких молекул. Поэтому этот способ получил название «гидрокрекинг». Понятно, что гидрокрекинг — это процесс синтеза, при котором происходит создание абсолютно другого соединения из одного и того же исходного сырья – нефти.
Часто гидрокрекинг носит название НС – синтеза. При этом методе получения базового масла для производства моторных масел возникает снижение некоторых полезных свойств. Так, нафтеновые и жирные кислоты, смолы, удалённые в процессе изготовления, снижают его смазывающую способность. Ценность представляют и отдельные соединения азота и серы, поскольку они способны усилить анти-окислительные свойства масла. Поэтому подобная очистка базового масла способна не только улучшить качество масла, но и ухудшить его показатели по некоторым параметрам. Для того чтобы улучшить качество базового масла после глубокой очистки применяются присадки.
Можно сказать, что базовое масло для производства моторных масел, изготовленное с применением гидрокрекинга – это продукт переработки нефти, в процессе которого удаляются все вредные примеси, а недостающие свойства компенсируются за счёт внесения добавки в виде присадки. Поскольку удалить вредные примеси достаточно сложно, то в конечном результате, при использовании такого базового масла, возможность возникновения образования нагара и коррозии значительно больше, по сравнению с синтетическим маслом.
Гидрокрекинг представляет собой каталитический процесс с применением никеля, а для очистки синтетического базового масла для производства автомобильных моторных масел применяется углерод, и поэтому оно не содержит примесей никеля. Это масло схоже по своим свойствам с синтетическим базовым маслом, однако процесс старения происходит быстрее. Можно упомянуть и о таком свойстве масла, как замерзание, которое у синтетического масла проходит при более низкой температуре. Есть и преимущества перед синтетическим базовым маслом, заключающиеся в устойчивости к процессу окисления и повышенной вязкости, поэтому оно способно в лучшей степени защитить двигатель от износа.
Интересен тот факт, что большинство масел для двигателя автомобиля, изготовленных с помощью метода гидрокрекинга, считается синтетическими или полусинтетическими маслами. Подобной позиции придерживаются наиболее крупные мировые производители моторного масла. Гидрокрекинг используют — Shell (кроме 0W-40), BP (кроме Visco 7000), отчасти Fuchs, Esso, Mobil, Chevron, Castrol, а все виды масла от южно-корейской фирмы ZIC вообще изготовлены только с помощью этого метода.
Полусинтетические базовые масла представляют собой смесь синтетических масел и минеральных, причем содержание синтетического масла может составлять 20 – 40 %. Содержание синтетического базового масла в конечном продукте может быть каким угодно, поскольку определённых требований или каких-то норм, как таковых, не существует. Как впрочем, не существует никаких нормативов использования типов (смотрите выше группы масел 3,4) основы для получения полусинтетического масла.
Полусинтетические масла по своей технической характеристике являются чем-то средним между синтетическим и минеральным маслом, соответственно, по своим показателям качества они уступают синтетическим базовым маслам и превосходят минеральные масла. Стоимость этих масел значительно ниже, чем синтетических.
Если рассматривать технические свойства тех или иных базовых масел для производства моторных масел, то стоит упомянуть и синтетическое масло. Основным его достоинством можно считать выигрышное соотношение температурного режима застывания масла и его вязкости.
Первое, на что следует обратить внимание, это то, что синтетическое масло застывает при температуре воздуха минус 50-60 градусов, и одновременно обладает повышенной вязкостью, что является существенным плюсом в зимних условиях использования автомобиля.
Второй важный фактор – это устойчивость при повышенном тепловом режиме. Это значит, что оно имеет повышенную вязкость (в сравнении с полусинтетическим маслом и минеральным) при рабочих температурах начиная от 100 градусов и выше. Поэтому, разделяющая поверхности трения масляная плёнка остается неповреждённой при условии работы в повышенном тепловом режиме.
Помимо этих положительных качеств, есть и другие, например, повышенная стойкость к деформации сдвига. Существенным достоинством можно считать устойчивость к термо-окислению. Это говорит о том, что во время эксплуатации автомобиля с использованием этого масла образование лака и нагара сведено к минимуму. Преимуществом в сравнении с минеральным маслом можно считать маленький расход на угар и меньшую испаряемость.
Бесспорным преимуществом является минимальное содержание сгущающих добавок — присадок. Некоторые виды синтетических масел вовсе не содержат таких присадок. По этому показателю можно считать масло особо стойким, поскольку присадки разрушаются первыми. Поскольку синтетическое масло обладает большим ресурсом, то его стоимость превышает в 3-5 раз стоимость минерального масла.
Для производства синтетического моторного масла, в качестве основы берут или эстеры, или полиальфаолефины (ПАО), а иногда используют их смесь. ПАО получают путём соединения коротких углеводородных цепочек. Для этого используют этилен и бутилен. Эстеры – это сложные эфиры. Их получают, когда карбоновые кислоты нейтрализуют с помощью спирта.
Для производства автомобильных моторных масел можно использовать растительное масло, например, кокосовое или рапсовое. Наибольшими достоинствами их всех основ обладают эстеры. Интересное свойство – молекулы у эстеров обладают полярностью, а это значит, что являясь частицами заряженными, они притягиваются к металлу. Второе интересное свойство в том, что вязкость эстеров возможно корректировать, когда изготавливается базовое масло, здесь всё зависит от того, какой будет использован спирт. Повышенная вязкость получается, если в изготовлении применяются тяжелые спирты. При производстве эстеров можно не применять присадок для сгущения, что очень хорошо, ведь они выгорают и масло приходит быстрее в негодность. Эстеры представляют собой продукты экологически чистые, что немаловажно.
К сожалению, стоимость эстеров пока слишком велика, чтобы авто-владелец с любым доходом мог их купить. Эстеры стоят значительно дороже минеральных базовых масел, а точнее в 5 – 10 раз. Вследствие высокой стоимости, их добавляют в количестве 3-5%, и то, как правило, в самые качественные и, соответственно, дорогие моторные масла.
Характеристики масла эксплуатационные, условные (по возрастанию качества), в %
(базовое минеральное масло принято считать за 100 %):
Минеральное масло простое — 100 %;
Гидрокрекинговое масло, (улучшенное минеральное)- 200 %;(Shell (кроме 0W-40), BP (кроме Visco 7000), отчасти Fuchs, Esso, Mobil, Chevron, Castrol, а все виды масла от южно-корейской фирмы ZIC вообще изготовлены только с помощью этого метода.)
Всё о моторных маслах. Изготовление масла
Ну что, вся водка выпита и оливье съедено, а это значит, что мы продолжаем. Посаны и посанихи, вас уже 617! Надеюсь, следующие посты тоже будут интересными.
Дисклеймер#1 Пост содержит великую и могучую ненормативную лексику, поэтому прошу впечатлительных беременных детей до восемнадцати лет свернуть пост нахуй
Дисклеймер#2 Для коллег. В этих постах я постараюсь максимально просто и доступно объяснить сложные вещи. Поэтому возможны неточности и упрощения.Прошу не кидаться ссаными тряпками
Дисклеймер#3 Для модераторов. В этих постах будут упоминания известных брендов. При этом я не буду говорить, что одно масло лучше другого, так что, не сочтите за рекламу.
Дисклеймер#4 Ребятки, не просите меня, пожалуйста, посоветовать вам масло в ваш автомобиль. И не спрашивайте, чем одно масло лучше другого. Я хочу, чтобы к концу этой серии постов вы сами смогли разобраться, что подойдет в вашу повозку.
И последнее. Не спрашивайте, пожалуйста, моё отношение к Сироже aka bmwservice. Я считаю, что он мудак и опездол, который засирает людям мозги. В ближайшее время я напишу, почему его тесты не имеют никакого отношения к реальному поведению масла в двигателе. Вообще, среди мотористов и сервисменов велик процент ебланов, которые мало того, что не понимают ничего в маслах, но ещё и культивируют идиотские мифы о них. Причём, встречаются такие люди даже среди главных механиков крупных автотранспортных предприятий.
Состав масла
Все вы знаете, что моторное масло состоит из основы — базового масла, и пакета присадок. Процент присадок в масле зависит от группы базового масла, его класса и предназначения. В среднем, в обычном гражданском масле количество присадок находится в вилке между 10 и 20%. Соответственно, всё остальное — это база. Тут можно воспользоваться принципом Парето, который очень любят маркетологи, манагеры и прочий скам: 20% присадок определяют 80% свойств масла, 80% базы определяют 20% свойств масла. Чуть позже поговорим подробнее о видах и типах присадок и о базовых маслах.
Получение товарного масла
На этой стрёмной пикче,которую я сейчас нарисовал в пэйнте, схематично показан процесс получения товарного минерального масла. С синтетикой на нефтяной основе все немного сложнее, но общая схема такая же.
Давайте разберём каждый пункт поподробнее.
Добыча нефти
Тут особо останавливаться не будем. Скажу лишь, что от сорта нефти зависит качество базового масла. Разные сорта нефти содержат разное количество серы, отличается также и процентное содержание парафинов и нафтенов. Всё это влияет на базовое масло
Первичная перегонка
Первичная перегонка нефти происходит в ректификационных колоннах при нормальном атмосферном давлении. Здесь нефть разделяется на фракции. Принцип колонны прост: нефть состоит из различных фракций, которые имеют различную температуру кипения. Нефть нагревается до 350°С, начинается парообразование, пар поднимется вверх, где охлаждается на различных уровнях колонны, разделенных тарелками. Т.е. чем ниже температура кипения фракции, тем выше уровень её конденсации в колонне. По такому же точно принципу делают спиртяшку для вачиллы. Именно в этом основное отличие водки от вискарей, коньяков и других модных напитков, которые изготавливаются методом дистилляции. Ректификат чище, но не имеет оттенков вкуса, как дистиллят. Впрочем, я отвлёкся, Новый Год же.
Как видите, в первичной перегонке нет ничего сложного, чем и пользуются даги, маги и другие шняги, пиздящие нефть из нефтепроводов. В кустарных условиях они гонят низкосортный бенз и продают его потом на таких вот палевных заправках
После первичной перегонки нефти мы получим примерно 20% бензиновых фракций, 20% солярки, 10% керосина и 50% атмосферного остатка или, другими словами, мазута. Многие, наверное, помнят, что совсем недавно этим самым мазутом топили котельные, что очень глупо и расточительно. К слову, глубина нефтепереработки в нашей стране составляет, ЕМНП, 60%, тогда как у пиндосов 98%. Однако в последние годы нефтянники стали мощно вкладываться в модернизацию НПЗ и глубина переработки становится больше, что не может не радовать.
Вакуумная перегонка
Для того, чтобы из мазута получить минеральное масло Группы 1 используют процесс вакуумной перегонки. Дело в том, что если нагреть мазут при атмосферном давлении, то необходимые для производства масла углеводороды начнут разлагаться. Для того, чтобы этого избежать, мазут перегоняют при остаточном давлении 20 — 60 мм рт. ст. при температуре около 400°С. При понижении давления, падает температура кипения, что позволят выделить нужные фракции. В зависимости от варианта переработки мазут могут разделять на масляные фракции с целью дальнейшей выработки масел или выделять из него широкую фракцию как сырье для каталитического крекинга или гидрокрекинга. Из этого сырья, в дальнейшем, производят базовые масла Групп 2 и 3. О группах базовых масел мы поговорим в следующем посте. Остаток перегонки мазута — гудрон служит сырьем для коксования, производства битума или остаточных масел.
После вакуумной перегонки базовое масло нужно очистить. Метод очистки масла называется селективным, т.е. выборочным. Раньше для очистки масел использовали бентонитовые глины.Точно такие же, из которых делают кошачий наполнитель. А мы ведь все любим котиков? Так вот. Принцип такой очистки прост: глина впитывает все ненужное и оставляет все нужное.
Теперь, как правило, используют очистку сольвентами (т.е. растворителями) принцип тот же. Сольвент растворяет все ненужное, которое выпадает в осадок, а нужное остается. А растворитель можно использовать снова.
Блендинг
Тут вообще всё просто. В базовое масло добавляют пакет присадок, тщательно размешивают и отправляют на фасовку.
И напоследок хочу раскрыть вам страшную тайну (хотя, может, все это итак знают). Производить базовое масло может один завод где-нибудь в Катаре, присадки другой из США, рецептура может быть разработана независимой лабораторией из Нидерландов, фасовка и блендинг осуществляться где-нибудь в Германии, на блендинговом заводе, который мешает на заказ, в том числе для крупных брендов, а продавать это масло могут пара чуваков из России, которые под водку придумали бренд с вековой историей. Полный цикл производства могут себе позволить лишь несколько мировых концернов, которые можно посчитать на пальцах левой руки Ельцина. Большинство масляных брендов закупают базу, закупают присадки и максимум, что делают, это мешают. Но это не означает, что такие масла говно.
Базовые основы моторных масел. Виды и производители
Любое современное автомобильное масло состоит из основы и пакета дополнительных присадок, которые нужны для того, чтобы улучшить натуральные свойства базового масла и добавить новых. Содержание присадок может колебаться в зависимости от производителя и типа масла в пределах 20-30%. Базовые масла для моторных масел выпускают различные компании, и чтобы их было проще классифицировать Американский институт нефти «API» разделил все базы на 5 групп, в зависимости от вязкости, содержания углеводородов, серы и других элементов.
Группы базовых масел
Согласно классификации API существует пять групп базовых масел, из которых производят моторные смазки:
- 1 — минеральные;
- 2 — полусинтетические;
- 3 — синтетические;
- 4- масла на основе полиальфаолефинов;
- 5- масла на основе различных химических соединений, не вошедших в предыдущие группы.
К первой группе моторных смазок относятся минеральные масла, которые изготавливаются из чистой нефти путём её перегонки. По факту они являются одной из фракций нефти, как бензин, керосин, дизельное топливо и пр. Химический состав таких смазок весьма разнообразен и разнится от производителя к производителю. В таких маслах содержатся в большом количестве углеводороды различной степени насыщения, азот, сера. Даже по запаху смазки первой группы отличаются от других — остро чувствуется аромат нефтепродуктов. Главная характеристика — высокое содержание серы и низкий индекс вязкости, из-за чего масла этой группы подходят далеко не для всех автомобилей.
Масла двух других групп разрабатывались позже. Их создание было обусловлено техническими новшествами современных автомобильных двигателей, для которых смазки первой группы не подходят. Масла второй группы, которые также называются полусинтетическими, изготавливаются по технологии гидрокрекинга. Она подразумевает под собой обработку минеральных масел 1 группы водородом под влиянием высоких температур. В результате такой реакции, водород присоединяется к молекулам углеводорода, обогащая их. А серу, азот и другие ненужные вещества водород удаляет. Как результат, получаются смазки, которые имеют низкую температуру замерзания и небольшое содержание парафинов. Тем не менее, такие смазки имеют относительно низкий индекс вязкости, что весьма сужает их область применения.
Самой оптимальной является 3 группа – полностью синтетические смазки. В отличие от двух предыдущих, они имеют более широкий температурный диапазон и высокий уровень вязкости. Производятся такие смазки по технологии гидроизомеризации, также с применением водорода. Иногда базу для таких масел получают из природного газа. В совокупности с широким набором присадок такие масла подходят для использования в современных двигателях автомобилей любой марки.
Моторные масла 4 и 5 групп встречаются значительно реже, чем другие ввиду их высокой стоимости. Полиальфаолефиновое базовое масло является основой для настоящей синтетики, так как его изготавливают полностью искусственно. В отличие от смазок 3 группы, встретить эти можно лишь в специализированных магазинах, так как их применяют только для спортивных машин. К пятой группе относятся смазки, которые из-за своего состава не могут быть причислены к предыдущим. В частности, сюда относят смазки и базовые масла в которые были добавлены эфиры. Они значительно улучшают моющие свойства масла и увеличивают пробег смазки между техническими обслуживаниями. Эфирные масла выпускаются весьма ограниченно, так как стоят очень дорого.
Производители базовых моторных масел
Согласно официальной мировой статистике, лидером в производстве и продаже автомобильных базовых масел первой и второй групп является компания ExonMobil. Кроме неё место в этом сегменте занимают Chevron, Motiva, Petronas. Смазки третьей группы больше других производит южнокорейская компания SK Ludricants, та же что выпускает смазки ZIC. Базовые масла этой группы у этого производителя закупают такие известные бренды, как Shell, BP, Elf и другие. Кроме «базы» производитель выпускает и все виды присадок, которые также закупают многие бренды с мировым именем.
Минеральные основы выпускает «Лукойл», Total, Neste, а такой гигант как ExonMobil наоборот не выпускает их вовсе. А вот присадки для всех базовых масел выпускают сторонние компании, самые известные среди которых Lubrizol, Ethyl, Infineum, Afton и Chevron. И все компании, продающие готовые масла закупают их у них. Базовые масла пятой группы и вовсе производят компании с малоизвестными названиями: Synester, Croda, Afton, Hatco, DOW. Небольшую долю в этой группе имеет и более известная Exxon Mobil. Она располагает обширной лабораторией, позволяющей выполнять исследования эфирных масел.