Τελευταία Νέα

  • el
  • en
  • fr
  • bg
  • sr
Top
 

Cum sunt produși lubrifianții

CUM SE PRODUCE? CE CONȚINE?

Un lubrifiant constă în 70-100{aefdc1ce9998bd9dbf33b78463c450130094ff3de39f32e9f75e3a3ca2d37e29} uleiuri de bază și până la 30{aefdc1ce9998bd9dbf33b78463c450130094ff3de39f32e9f75e3a3ca2d37e29} compuși chimici cunoscuți ca aditivi, care sunt amestecați deplin.

LUBRIFIANȚI DE BAZĂ: CE SUNT? CUM POATE FI OBȚINUT?

A. ULEIURILE DE BAZĂ MINERALE
PRIN DISTILAREA PETROLULUI BRUT

Petrolul natural sau brut, pe care îl extragem din puțurile de petrol este un amestec de hidrocarburi, gaze și alte componente.

Componentele petrolului brut menționate mai sus pot fi clasificate în categorii mai generale. Unele dintre acestea conferă proprietăți dezirabile lubrifianților, în timp ce altele au proprietăți și consecințe dăunătoare. Hidrocarburile sunt numite componentele organice predominante ale petrolului „brut”, constând exclusiv din carbon și hidrogen. Acestea sunt clasificate ca mai jos (Figura 1):

  • Alcani sau parafine, cu catene de carbon saturate, liniare sau ramificate, cu legături simple,
  • Alchene sau olefine, hidrocarburi saturate (sau nesaturate), care conțin o legătură dublă între doi atomi de carbon.
  • Hidrocarburi ciclice sau naftene, structuri ciclice saturate, formate din cinci sau șase atomi de carbon, cu legături simple,
  • Hidrocarburi aromatice, structuri ciclice cu legături duble, care au in molecula lor inelul benzenic (C6H6).

Pe baza conținutului de alcani / parafine (hidrocarburi cu textură cristalină, solide la temperaturi atmosferice normale, de culoare aproape albă) și bitum (compuși cristalini sau semisolizi de culoare neagră sau maro-negru, compuși din hidrocarburi aromatice policiclice) distingem trei tipuri de bază ale petrolului brut:

  • Uleiuri parafinice

Acestea sunt de greutate specifică mică, conțin parafină, puțin bitum sau deloc și produc un procent ridicat de ulei minerale. Din această categorie fac parte petrolul din nordul Pennsylvaniei și Marea Nordului.

  • Uleiuri asfaltoase sau naftenice

Acestea au o greutate specifică mare, conțin bitum, puțină parafină sau deloc și produc o cantitate mică de ulei mineral. În această categorie se înscrie petrolul de Nigeria, California, Mexic, Golful Mexic și Venezuela.

  • Uleiuri mixte

Acestea conțin bitum și parafină, iar în această categorie intră majoritatea covârșitoare (90{aefdc1ce9998bd9dbf33b78463c450130094ff3de39f32e9f75e3a3ca2d37e29}) a petrolului (de exemplu, petrolul din Orientul Mijlociu și Vestul Texasului – SUA).

Este de remarcat faptul că petrolul „brut” din diferite puțuri de petrol diferă în compoziția sa nu numai de la loc la loc, ci și în aceeași zonă. În rafinăriile de petrol, țițeiul este supus la distilare fracționată și la o serie de alte tratamente, din care rezultă diferitele tipuri de combustibili, uleiurile minerale de bază, parafina, bitumul, precum și unele produse secundare (Figura 2).

În ceea ce privește producerea uleiurilor de bază, procesul lor de producție constă în următoarele etape:

  • Distilare: procesul de îndepărtare a ingredientelor cu un punct de fierbere foarte scăzut și foarte ridicat, lăsând distilatul în intervalul de fierbere al lubrifiantului.
  • Îndepărtarea hidrocarburilor aromatice: Se lasă în urmă uleiul lubrifiant cu un procent ridicat de hidrocarburi saturate și se îmbunătățește indicele de vâscozitate și stabilitatea acestuia.
  • Deparafinarea: se îndepărtează parafina și se controlează proprietățile lubrifiantului la temperatură scăzută.
  • Finisarea (finishing): se îndepărtează componentele polare, îmbunătățește culoarea și stabilitatea uleiului de bază.

Randamentul uleiului de bază din turnul de distilare a rafinăriei depinde de procentul de componente dorite în intervalul punctelor de fierbere ale lubrifiantului. Distilatele uleiurilor de bază derivate din uleiuri diferite au proprietăți foarte diferite.

Deși tehnicile de rafinare și tratament au evoluat tehnologic pentru a produce uleiuri de bază minerale, cu proprietăți foarte bune, cele produse nu pot acoperi cerințele aplicațiilor de astăzi. Din acest motiv uleiurilor de bază li se adaugă aditivi chimici sau agenți de îmbunătătire, care le intensifică caracteristicile și proprietățile fizico-chimice și în același timp conferă produsului final proprietățile și caracteristicile necesare pentru fiecare aplicare. Această activitate se realizează în unități de amestecare, care pot fi amplasate în interiorul sau în exteriorul rafinăriilor.

PRIN RERAFINAREA LUBRIFIANȚILOR UTILIZAȚI

Din cauza poluării suferite prin uzare, lubrifianții reziduali au devenit necorespunzători pentru lubrifiere, din pricina prezenței impurităților și a altor produse (de exemplu, alți lubrifianți minerali și / sau sintetici, apă, combustibil, produse care conțin bitum etc.) sau din cauza pierderii proprietăților originale. Rerafinarea separă apa, uleiul și produsele bituminoase, iar prin distilare returnează uleiul de lubrifiere (distilat), la fel ca în procesul de rafinare.

Unitatea de hidrotratare tratează lubrifiantul (distilat), în prezența unor catalizatori selectați pentru a fi curățat de compuși chimici nedoriți, care fac lubrifiantul impropriu pentru utilizarea sa ca ulei de bază. Rezultatul este transformarea olefinelor alchenelor) și a aromaticelor în componente saturate de înaltă calitate, cu valoare sporită (parafinice) și / sau naftenice (ciclice), care sunt mult mai puțin toxice și mai „neutre“. Mai exact, conferă:

  • Culoare excelentă
  • Un indice de vâscozitate ridicat
  • Volatilitate scăzută (variabilitate) / stabilitate ridicată
  • Conținut redus de sulf (a unui „material“ oxidant și coroziv), pe de o parte pentru îmbunătățirea calității și a stabilității uleiurilor de bază, și pe de altă parte pentru o protecție pe termen lung, de exemplu, a filtrului de particule (sau DPF) ale motoarelor diesel
  • Aciditate foarte scăzută (TAN), ceea ce înseamnă că uleiul de bază rezultat (dată fiind îndepărtarea componentelor aromatice; vezi mai jos); prezintă o stabilitate oxidativă ridicată (și, prin urmare, nu este ușor de oxidat)
  • Conținut redus de hidrocarburi aromatice policiclice (PAH), care degradează calitatea uleiului de bază, oxidarea acestora produce o reacție în lanț care reduce semnificativ durata de viață a uzului uleiului.
  • Punct de curgere scăzut, adecvat pentru utilizare în formule de produse lubrifiante finite, care sunt chemate să dea randament la temperaturi scăzute (în combinație cu aditivii specifici pentru reducerea progresivă a punctului de curgere).

Uleiul de bază rezultat se amestecă cu aditivi chimici pentru a produce lubrifianți pentru toate scopurile, este utilizat și la sfârșitul ciclului său de viață este colectate și reprelucrat în rafinărie și astfel ciclul de viață al lubrifiantului este reluat.

B. ULEIURI DE BAZĂ SINTETICE

Lubrifianții sintetici au apărut la începutul anilor 1930, odată cu dezvoltarea tehnologiilor de producere de hidrocarburi și esteri sintetici în paralel în Germania și în Statele Unite. Cererea tot mai mare de lubrifianți care să funcționeze într-o gamă din ce în ce mai extinsă de temperaturi (determinată în principal de evoluția motoarelor pentru aeronave militare) a marcat dezvoltarea continuă a tehnologiei lubrifianților sintetici.

Astăzi, lubrifianți sintetici există și sunt utilizați în toate domeniile și aplicațiile care necesită lubrifiere: în domeniul auto, transportul maritim, industrie și mai ales în aviație și în industria aerospațială. O multitudine de uleiuri de bază au fost explorate pentru utilizarea lor ca uleiuri de bază sintetice pentru lubrifianții finiți, cele mai răspândite fiind:

POLI-A-OLEFINE (PAO)

PoliAlfaOlefinele (sau poli-alfa-olefine, abrevierea englezească: PAO) sunt preparate prin metoda care în mod obișnuit este denumită „sinteză / synthesis“. Acestea sunt compuși complet sintetici, care rezultă din polimerizarea unei a-olefine. Este un tip particular de olefine (organice), utilizat în producția de lubrifianți sintetici. Oferă o gamă largă de proprietăți lubrifiante deoarece au structuri foarte stabile și lanțuri moleculare extrem de uniforme.

ESTERI

Esterii sunt 100{aefdc1ce9998bd9dbf33b78463c450130094ff3de39f32e9f75e3a3ca2d37e29} compuși chimici sintetici, care rezultă din reacția unui acid cu un alcool sau un fenol. Mulți esteri, fiecare cu o compoziție chimică diferită, din cauza lubricității lor excelente, sunt utilizate pentru diferite motive, fie ca aditivi, fie ca uleiuri de bază pentru producția de lubrifianți finali. Datorită costului lor ridicat, aceștia sunt utilizați într-un procent mic în formulă, pentru a îmbunătăți stabilitatea produsului finit.

API (American Petroleum Institute) din SUA a clasificat uleiurile de bază după originea lor (minerale sau sintetice), precum și după metoda / procesul de producție a acestora, gama indicelui de vâscozitate și nivelul de hidrocarburi saturate

LUBRIFIANȚI DE BAZĂ SINTETICI SAU MINERALI?

Lubrifianții de bază sintetici:

  • Oferă stabilitate termică și oxidare mai bună
  • Își mențin vâscozitatea
  • Sunt mai puțin volatile în condiții diferite
  • Prezintă proprietăți de frecare îmbunătățite
  • Prezintă o mai mică solubilitate în aditivi. Solubilitatea scăzută nu numai că îngreuiază dizolvarea unor aditivi importanți în procesul de sinteză și producere a produsului final, dar reduce și anumiți parametri de calitate esențiali, cum ar fi dispersabilitatea (retenția de produse secundare de oxidare în suspensie și dizolvare) și compatibilitatea cu diferitele materiale elastomerice (de exemplu, garnituri etanșe, care, în contact cu uleiul, e posibil să se micșoreze sau să se „umfle”).
  • Sunt alegeri mai costisitoare.

Ce efect are uleiul de bază asupra randamentului lubrifiantului uleiului final?

Funcțiile de performanță dorite:

  • Stabilitate termică ridicată și stabilitate la oxidare
  • Indice de vâscozitate ridicat
  • Volatilitate scăzută, ceea ce înseamnă că lubrifiantul rezistă la evaporarea cauzată de temperaturi ridicate, și, prin urmare, nu prezintă vreo pierdere a caracteristicilor reologice (adică a vâscozității).
  • Punct de curgere scăzut
  • Compatibilitate cu elastomeri (garnituri etanșe) (vezi mai sus).
  • Solubilitatea aditivilor.

Prin urmare, alegerea lubrifiantului depinde în totalitate de aplicația pentru care este destinat.

D. ADITIVII CHIMICI

Aditivii sunt compuși chimici utilizați pentru a influența caracteristicile de performanță și proprietățile așteptate di partea lubrifiantului. Categoriile de aditivi sunt după cum urmează:

  • Antioxidanți: limitează „atacul” oxigenului asupra uleiului, reducând îngroșarea acestuia, în special la temperaturi ridicate.
  • Detergenți: Compuși metalici care controlează depunerile și mențin motorul curat.
  • Dispersanți: compuși organici ne-minerale, care păstrează depunerile și subprodusele în suspensie în ulei și previn formarea acestora.
  • antiuzură: împiedică uzura. Se bazează, de obicei, pe zinc, fosfor sau alte substanțe organo-minerale.
  • anticorozivi și antioxidanți: împiedică „atacul” acizilor pe suprafețele metalice.
  • Modificatori de frecare: reduc frecarea și au compoziția chimică diferită, în funcție de tipul de lubrifiant.
  • Aditivi de presiune extremă: Sunt de obicei aditivi pe bază de sulf-fosfor. Se întâlnesc în principal la lubrifianții destinați transmisiei de putere și la lubrifianții pentru compresoare, sisteme hidraulice și instrumente de lucru (tampoane și ancore / lanțuri)
  • Anti-spumante: previn formarea de spumă de către lubrifiant datorită prezenței aerului și astfel ajută la menținerea filmului de lubrifiant și la pompabilitatea uleiului.
  • Amelioratori ai indicelui de vâscozitate: modifică viteza de diluare (și a indicelui de vâscozitate) pe măsură ce crește temperatura. Sunt componente polimerice, care variază d.p.d.v. al compozițieri chimice, în funcție de tipul de lubrifiant.
  • Inhibitori ai punctelor de curgere: îmbunătățesc capacitatea lubrifiantului de a curge la temperaturi scăzute.