Какие процессы лежат в основе получения смазочных масел


Процесс - получение - смазочное масло

Процесс - получение - смазочное масло

Cтраница 1

Процесс получения смазочных масел коротко можно описать так: мазут, оставшийся в ректификационной колонне после отбора легких фракций, прокачивается через вакуумную трубчатую печь. Из трубчатой печи мазут поступает в вакуумную ректификационную колонну, где его разделяют на масляные дистилляты. Высоковязкий остаток, собирающийся в нижней части ректификационной колонны после отгона дистиллята, называется полугудроном. Из него получают остаточные масла, к числу которых относятся, например, авиационные масла. Для получения товарных масел дистилляты и высоковязкий остаток подвергают дополнительной обработке ( очистке) с целью удаления из них асфальтосмолистых веществ, нефтеновых кислот и других нежелательных в масле соединений.  [1]

Впервые процесс получения синтетических углеводородных смазочных масел был разработан великим - русским химиком А. М. Бутлеровым в начале 70 - х годов прошлого столетия.  [2]

Впервые процесс получения синтетических углеводородных смазочных масел был разработан великим русским химиком А. М. Бутлеровым в начале семидесятых годов прошлого столетия.  [3]

Одной из наиболее дорогостоящих стадий в процессе получения смазочных масел является депарафиниэация масляных рафинатов. Дня снижения затрат и по - чения низкозастывающих масел предлагается проводить вместо ри зоной депарафинизации при - 25 С частичную йепарафинизацив остаточного рафината при температуре 20 С. При этом из рафината извлекается церезин с температурой плавления 76 С и содержанием масла 5 2 мае. В полученное масло добавляется для снижения температуры застывания композиция депрессорных присадок: сложноэфирная серу -, фосфорсодержащая ( ЙвмИИ 500 0 25 - 0 5 Macj на сырье и промышленная присадка АФК или АзНЩ в количестве 0 05 - 1 0 мае.  [4]

Одной из наиболее дорогостояацк стадий в процессе получения смазочных масел является депарафиниэация масляных рафинатов. Для снижения затрат я no - учения низкозастыващик масел предлагается проводить вместо гд 5окой депарафиниэации при - 25 С частичку депарафиниэаци остаточного рафината при температуре 20 С.  [5]

Рассмотрите приведенную схему переработки нефти и вам станет ясен процесс получения смазочных масел.  [6]

Производственные сточные воды нефтеперерабатывающих заводов образуются при переработке нефти и ее продуктов, при селективной ( фенольной) очистке дистиллятов в процессе получения высококачественных смазочных масел, а также в результате обезвоживания нефти.  [7]

Изучено изменение химического состава ( структурных параметров) с помощью ИК - и ЯМР-спектроскопии и индекса вязкости ( ИВ) масляных дистиллятов нефтей Darins ( 2.4 % S) и Assam ( 0.24 % S) в процессе получения базовых смазочных масел в зависимости от глубины и способа очистки ( сольвент-ная или кислотная гидроочистка, адсорбционная очистка и проч. Установлено, что с увеличением глубины снижается ароматичность масел.  [8]

Адсорбционную очистку все больше и больше вытесняет гидроочистка, которая снижает потери и исключает проблемы, связанные с ликвидацией отработанных адсорбентов. Однако очистка отбеливающей глиной все еще сохраняет свое значение в качестве последней ступени в процессах получения специальных смазочных масел для удаления следов нежелательных примесей. Присадки в масло можно вводить только после очистки, в противном случае они были бы экстрагированы глиной.  [10]

Хлорпарафин превращают на стационарном катализаторе в оле-финовый углеводород и хлористый водород. Образующийся олефин полимериеуют в присутствии хлористого алюминия. Этот процесс получения смазочных масел из олефиновых углеводородов [226] рассматривается подробнее во втором томе.  [11]

Нефтяные смазочные масла играют господствующую роль в технике, и, несомненно, что это положение сохранится на далекое будущее. Они дешевы, их производство хорошо обеспечено сырьевыми ресурсами и они вполне удовлетворяют большинству предъявляемых им требованиям. Однако во многих случаях нефтяные масла не могут полностью обеспечить необходимых условий смазывания или вообще оказываются непригодными. В связи с этим продолжают интенсивно развиваться работы по улучшению качества нефтяных масел путем разработки для них новых типов более эффективных присадок и совершенствования процессов получения смазочных масел. &e

Смазочное масло - Energy Education

Рисунок 1. Смазочное моторное масло. [1]

Смазочное масло , иногда просто смазка / смазка , представляет собой класс масел, используемых для уменьшения трения, нагрева и износа между механическими компонентами, которые контактируют друг с другом. Смазочное масло используется в моторизованных транспортных средствах, где оно известно как моторное масло и трансмиссионное масло .

Есть две основные категории смазочных масел: минеральные и синтетические. Минеральные масла - это смазочные масла, очищенные из сырой нефти природного происхождения. Синтетические масла - это производимые смазочные масла. [2] Минеральные смазочные масла в настоящее время являются наиболее часто используемым типом из-за низкой стоимости извлечения масел из сырой нефти. Кроме того, можно производить минеральные масла с различной вязкостью, что делает их полезными в широком диапазоне применений.

Смазочные масла различной вязкости можно смешивать вместе, и именно эта способность смешивать их делает некоторые масла такими полезными.Например, обычное моторное масло, показанное на Рисунке 1, обычно представляет собой смесь масла с низкой вязкостью для облегчения запуска при низких температурах и масла с высокой вязкостью для улучшения характеристик при нормальных рабочих температурах. [2]

Использование в транспортных средствах

Использование смазочных масел в транспортных средствах жизненно важно для их эксплуатации. Когда двигатель правильно смазан, ему нужно меньше работать с движущимися поршнями, так как поршни легко скользят. В конечном итоге это означает, что автомобиль может работать при меньшем расходе топлива и при более низкой температуре.В целом, правильное использование смазочного масла в автомобиле повышает эффективность и снижает износ движущихся частей двигателя. [3]

Переработка

Поскольку смазочные масла являются таким ценным ресурсом, было много усилий по переработке отработанных масел. Отработанное смазочное масло перерабатывается на «перерабатывающих заводах», где вода удаляется из масла в процессе обезвоживания. Примеси в отработанном масле, такие как промышленное топливо, отделяются, а масло улавливается с помощью вакуумной перегонки.В результате остаются тяжелые отходы, содержащие присадки к маслам и побочные продукты. Затем извлеченное смазочное масло проходит ряд процессов очистки для удаления других примесей. После очистки масло разделяется на три различных вязкости для различных целей. [4]

Для более подробного ознакомления с процессом переработки масла щелкните здесь.

Для дальнейшего чтения

Ссылки

.

Смазка и смазочные материалы | IntechOpen

Все жидкости обеспечивают своего рода смазку, но некоторые делают это гораздо лучше, чем другие. Разница между одним смазочным материалом и другим часто является разницей между успешной работой машины и отказом. Практически в любой ситуации нефтепродукты превосходно подходят для использования в качестве смазочных материалов. Нефтяные смазки обладают высокой способностью смачивать металл, и они обладают структурой или вязкостными характеристиками, которые требуются для прочной пленки, эти масла обладают множеством дополнительных свойств, которые необходимы для современных смазок, таких как хорошая водостойкость, присущие свойства предотвращения ржавчины , естественная адгезия, относительно хорошая термическая стабильность и способность передавать тепло трения от смазываемых деталей.Более того, почти все эти свойства могут быть изменены в процессе производства, чтобы получить подходящую смазку для каждого из множества вариантов применения. Масла разрабатывались вместе с современным оборудованием, которое они смазывают; действительно, эффективность, если не существование, многих сегодняшних отраслей промышленности и транспортных средств зависит от нефтяных смазок, а также от нефтяного топлива.

Основным нефтяным смазочным материалом является смазочное масло, которое часто называют просто «маслом».Эта сложная смесь углеводородных молекул представляет собой одну из важных классификаций продуктов, полученных при переработке сырой нефти, и легко доступна в большом разнообразии типов и сортов.

Любое описание смазочных масел было бы неполным без учета масел для автомобильных двигателей. Эти масла используются в большем количестве, чем все другие смазочные материалы вместе взятые, и представляют интерес для большего числа людей, чем любые другие смазочные материалы. Автомобильные производители обычно рекомендуют моторные масла в соответствии с классификацией вязкости Американского общества инженеров автомобильной промышленности (SAE).

Моторные масла и смазочные материалы составляют почти половину рынка смазочных материалов и поэтому вызывают большой интерес. Основная функция моторного масла - продлить срок службы движущихся частей, работающих в различных условиях скорости, температуры и давления. Ожидается, что при низких температурах смазка будет течь в достаточной степени, чтобы движущиеся части не испытывали недостатка масла. Ожидается, что при более высоких температурах они будут разделять движущиеся части, чтобы минимизировать износ. Смазки уменьшают трение и отводят тепло от движущихся частей.

1.3.1. Общая классификация смазочных масел

Термин «смазочное масло» обычно используется для обозначения всех тех классов смазочных материалов, которые применяются в качестве жидкостей [3]. Смазочные масла производятся из более вязкой части сырой нефти, которая остается после удаления перегонкой газойля и более легкой фракции [4-8]. Хотя сырая нефть из разных частей мира сильно различается по свойствам и внешнему виду, их элементный анализ относительно невелик.Таким образом, образцы сырой нефти обычно показывают содержание углерода от 83% до 87% и содержание водорода от 11% до 14%. Остальное состоит из таких элементов, как кислород, азот и сера, а также различных металлических соединений. Таким образом, элементный анализ дает мало информации о крайнем диапазоне физических и химических свойств, которые действительно существуют, или о природе базовых компонентов смазки, которые могут быть получены из конкретной сырой нефти.

Представление о сложности проблемы переработки смазочного масла может быть получено из рассмотрения вариаций, которые могут существовать в одной углеводородной молекуле с определенным числом атомов углерода.Например, парафиновая молекула, содержащая 25 атомов углерода, имеет 52 атома водорода. Это соединение может иметь около 37 000 000 различных молекулярных расположений [3]. Углеводороды сырой нефти:

1.3.1.1. Парафиновые компоненты

Парафиновые компоненты, показанные на рис. 5 (a, b), которые определяют температуру застывания, содержат не только линейные, но и разветвленные парафины. Парафины с прямой цепью и высоким молекулярным весом повышают температуру застывания масел (парафиновые соединения) и должны удаляться процессами депарафинизации.

Разветвленные парафины представляют собой представляющие интерес с химической точки зрения углеводороды, и они обнаруживаются в больших количествах во фракциях смазочного масла из парафиновой нефти. Масло, богатое парафиновыми углеводородами, имеет относительно низкую плотность и вязкость для их молекулярной массы и диапазона кипения. Также они обладают хорошими вязкостно-температурными характеристиками. В целом парафиновые компоненты достаточно устойчивы к окислению и особенно хорошо реагируют на ингибиторы окисления [9, 10].

1.3.1.2. Нафтеновые компоненты

Они имеют гораздо более высокую плотность и вязкость для их молекулярной массы по сравнению с парафиновыми компонентами. Преимущество нафтеновых компонентов перед парафиновыми заключается в том, что они имеют низкую температуру застывания и, следовательно, не способствуют образованию парафина. Однако одним из недостатков является то, что они имеют худшие вязкостно-температурные характеристики. Однокольцевые алициклы с длинными парафиновыми боковыми цепями, однако, обладают многими общими свойствами с разветвленными парафинами и фактически могут быть очень желательными компонентами для базовых масел смазочных материалов.Нафтеновые компоненты, рис. 5 (c), как правило, имеют лучшую растворяющую способность для добавок, чем парафиновые компоненты, но их устойчивость к окислительным процессам ниже [9, 10].

1.3.1.3. Ароматические компоненты

Они имеют еще более высокую плотность и вязкость. Вязкость / температурные характеристики в целом плохие, но температура застывания низкая, хотя они обладают лучшей растворяющей способностью для присадок, их устойчивость к окислению низкая. Что касается алициклов, ароматические углеводороды с одним кольцом и длинной парафиновой боковой цепью могут быть очень желательными компонентами базового масла, рис.5 (г). Отнесение углеводородов к парафиновым, нафтеновым и ароматическим группам, которые обычно используются для характеристики базового масла, следует рассматривать не как абсолютную, а как выражение преобладающих химических тенденций базовых масел [11].

1.3.1.4. Неуглеводородные компоненты

Неуглеводороды в смазочном масле во многих отношениях аналогичны углеводородам. Соединения серы и азота почти полностью находятся в кольцевых структурах, таких как типы сульфидов, тиофена, пиридина и пиррола.Также считается, что в смазочном масле существуют более сложные молекулы, в которых атомы азота и серы находятся в одной и той же молекуле. Как и в случае углеводородов, эти соединения, вероятно, также будут иметь парафиновые боковые цепи и, возможно, будут конденсироваться с нафтеновыми и ароматическими кольцевыми структурами [11]

Хотя эти неуглеводороды могут присутствовать только в следовых количествах, они часто играют важную роль в контроль свойств смазочных масел. Как правило, они химически более активны, чем углеводороды, и, следовательно, они могут заметно влиять на такие свойства, как устойчивость к окислению, термическая стабильность и склонность к образованию отложений.При нефтепереработке общая тенденция заключается в снижении содержания неуглеводородов до минимума.

Нафтеновая кислота составляет большую часть кислородсодержащих соединений, содержащихся в нефти. Они удаляются в процессе очистки путем нейтрализации и дистилляции. Нафтенаты остаются в остатке от перегонки и могут быть удалены путем деасфальтизации. Современные методы рафинирования обычно удаляют большую часть смол, асфальтенов, полициклических ароматических, диароматических и аналогичных им неуглеводородов, так что конечная смазка состоит в основном из насыщенной и моноциклической ароматической фракции [12].

Рисунок 5.

Химическая структура смазочного масла

1.3.2. Основные свойства смазочных масел

Основными свойствами, которыми смазочное масло должно обладать в полной мере, являются:

1.3.2.1. Физические свойства смазочного масла
  1. Вязкость

Вязкость - это мера внутреннего трения в жидкости; как молекулы взаимодействуют, чтобы сопротивляться движению. Это жизненно важное свойство смазочного материала, поскольку оно влияет на способность масла образовывать смазочную пленку или минимизировать трение [8].Ньютон определил абсолютную вязкость жидкости как соотношение между приложенным напряжением сдвига и результирующей скоростью сдвига.

  1. Индекс вязкости

Наиболее часто используемый метод для сравнения изменения вязкости с температурой между различными маслами путем расчета безразмерных чисел, известного как индекс вязкости (VI). Кинематическая вязкость образца измеряется при двух различных температурах (40 ° C, 100 ° C), а вязкость сравнивается с эмпирической эталонной шкалой.VI используется в качестве удобной меры степени удаления ароматических углеводородов в процессе производства базового масла, но сравнение VI различных проб масла реально только в том случае, если они получены из одного и того же дистиллятного сырья [8].

  1. Низкотемпературные свойства.

Когда образец масла охлаждается, его вязкость предсказуемо увеличивается, пока не начнут формироваться кристаллы парафина. Матрица кристаллов парафина становится достаточно плотной при дальнейшем охлаждении, чтобы вызвать явное затвердевание масла.Хотя затвердевшее масло не льется под действием силы тяжести, оно может двигаться, если приложить достаточную силу. Дальнейшее снижение температуры вызывает образование большего количества парафина, увеличивая сложность восково-масляной матрицы. Многие смазочные масла должны обладать текучестью при низких температурах, и необходимо измерять ряд свойств.

Это температура, при которой можно обнаружить первые признаки образования парафина. Образец масла достаточно нагрет, чтобы он стал жидким и прозрачным. Затем он охлаждается с заданной скоростью.Температура, при которой впервые наблюдается помутнение, регистрируется как точка помутнения в тесте ASTM D 2500 / IP 219. В пробе масла не должно быть воды, поскольку она мешает проведению теста.

Это самая низкая температура, при которой образец масла может течь только под действием силы тяжести. Масло нагревается, а затем охлаждается с заданной скоростью. Сосуд для испытания удаляют из охлаждающей бани через определенные промежутки времени, чтобы проверить, остается ли образец еще подвижным. Процедура повторяется до тех пор, пока движение масла не перестанет происходить, ASTM D 97 / IP 15.температура застывания - это последняя температура перед прекращением движения, а не температура, при которой происходит затвердевание. Это важное свойство дизельного топлива, а также базовых масел для смазочных материалов. Масла с высокой вязкостью могут перестать течь при низких температурах, потому что их вязкость становится слишком высокой, а не из-за образования парафина. В этих случаях температура застывания будет выше, чем температура помутнения.

  1. Высокотемпературные свойства.

Высокотемпературные свойства масла зависят от характеристик перегонки или диапазона кипения масла.

Это важно, потому что это показатель тенденции масла теряться в процессе эксплуатации из-за испарения.

Это важно для масла с точки зрения безопасности, потому что это самая низкая температура, при которой происходит самовоспламенение паров над нагретой пробой масла. Используются разные методы, ASTM D 92, D93, и важно знать, какое оборудование использовалось при сравнении результатов.

  1. Другие физические свойства

Могут быть измерены различные другие физические свойства, большинство из которых относятся к специальным смазочным материалам.Вот некоторые из наиболее важных измерений:

Важно, потому что масла могут быть составлены по весу, но измерены по объему.

Способность масла и воды разделяться.

Склонность к пенообразованию и стабильность получаемой пены.

Важно для жидкого теплоносителя.

Резистивная диэлектрическая проницаемость.

По поверхностному натяжению, разделению воздуха.

1.3.2.2. Химические свойства смазочных масел
  1. Легкость пуска Быстрота прогрева.

Легкость запуска зависит главным образом от скорости вращения коленчатого вала, на которую влияет вязкость масла при температуре картера. Основным фактором использования смазочного материала является его вязкость. Недостаточно того, чтобы смазочные материалы имели надлежащую вязкость, но они также должны поддерживать небольшое изменение вязкости в пределах температурного диапазона во время и после этого. Таким образом, вязкость контролирует не только трение и тепловой эффект, но и поток масла в зависимости от скорости нагрузки, температуры и конструкции смазываемого устройства.Другими словами, если оборудование часто не запускает из холодного состояния, также важно, чтобы вязкость при пусковой температуре была не настолько высокой, чтобы машину нельзя было запустить. Скорость, с которой двигатель может быть запущен в работу, зависит от скорости циркуляции и подачи масла к жизненно важным компонентам, все формы износа и даже безопасность двигателя зависят от скорости циркуляции смазочных материалов.

  1. Низкая склонность к образованию углерода.

Это свойство важно для бензиновых двигателей с высокой степенью сжатия, где нагар отрицательно влияет на качество сгорания.Размер и состав таких образовавшихся отложений вызывают шумное и грубое горение, которое подвергает двигатель высоким тепловым и механическим нагрузкам, что приводит к снижению производительности и сокращению срока службы двигателя. Типичными симптомами являются детонация, преждевременное возгорание и возгорание поверхности. К ним относятся более дорогие виды топлива с более высоким октановым числом, которые не исключают необходимости окончательной декарбонизации.

Методы определения углеродного остатка.

Укажите некоторые сведения об относительной склонности масла к коксообразованию в некоторых применениях и смазках с контролируемым качеством.Таким образом, испытание может быть полезным при выборе масел для определенных промышленных применений, таких как термическая обработка, смазка подшипников, подвергающихся воздействию высоких температур, и воздушных компрессоров. Утверждается, что наличие вязкого масла (светлого остатка) в базовых маслах играет важную роль в образовании углеродных отложений.

  1. Высокая устойчивость к окислению.

Одним из важнейших требований к смазочному материалу является то, чтобы его свойства не менялись в процессе использования [5-10].Смазка часто подвергается нескольким окислительным условиям, которые, в первую очередь, связаны с окислительными изменениями масла. Температура масла, наличие кислорода в деталях двигателя, природа побочных продуктов топливной композиции способствуют окислительному изменению свойств смазки во время использования. Поэтому очень важно, чтобы смазочное масло; при воздействии высокой температуры; не способствует образованию отложений даже после длительного периода непрерывной работы двигателя. Таким образом, стойкость смазочного материала к окислению зависит в основном от природы смазочного материала и наличия антиоксидантных присадок.

  1. Снижение износа.

Износ происходит в смазанных системах по трем механизмам (истирание, коррозия и контакт металла с металлом, т.е. адгезия). Смазка играет важную роль в борьбе с каждым типом износа.

  1. Абразивный износ

Он вызывается твердыми частицами, попадающими в область между смазываемыми поверхностями и физически разъедающими эти поверхности, и может загрязнять фрагменты износа.Чтобы вызвать износ, твердые частицы должны быть больше толщины масляной пленки и тверже смазываемых поверхностей. Промывочное действие смазочного материала, особенно в системах с принудительной подачей или однократной подаче, приводит к удалению потенциально вредных твердых частиц с поверхностей смазываемых поверхностей.

  1. Коррозионный износ

Коррозионный износ обычно вызывается продуктами окисления смазочных материалов. Высокое содержание серы в топливе способствует коррозии.Другими словами, коррозия является основной причиной износа двигателей внутреннего сгорания, потому что продукты сгорания очень кислые и загрязняют смазочное масло, смазочные материалы снижают коррозионный износ двумя способами: надлежащая очистка плюс использование ингибиторов окисления, которые снижает износ смазочного материала и поддерживает низкий уровень продуктов коррозионного окисления.

  1. Адгезионный износ

Этот тип износа может существенно повлиять на определенные части двигателя, где имеет место контакт металл-металл.Адгезионный износ имеет место и в том случае, если мощность была увеличена без соответствующих изменений конструкции, отделки и состава металлических деталей. Износ этого типа также является следствием разрыва смазочной пленки. Это также может быть результатом чрезмерной шероховатости поверхности или прерывания подачи смазки. Обильная подача масла соответствующей вязкости часто является лучшим способом избежать этих условий. Состав базового масла и добавление определенных химических присадок также являются важными факторами защиты деталей двигателя от адгезионного износа.

  1. Моющее действие и диспергирование.

За исключением моющих свойств и диспергируемости в камере сгорания, отложения в масле регулируются его моющей способностью. Источников отложений, обнаруживаемых в двигателях, много, и их объем зависит в основном от типа использованного масла и качества масла. горения, температуры смазочного масла и охлаждающей жидкости, а также от газового уплотнения кольца в цилиндре. Если эти отложения не удаляются вместе с маслом при сливе, их накопление в двигателе резко сократит срок его службы.Роль моющих добавок состоит в том, чтобы уменьшить количество образующихся отложений и облегчить их удаление. Моющее свойство, придаваемое маслам с помощью присадок, по-видимому, проявляется по-разному в зависимости от того, являются ли отложения результатом высокой низкой температуры, низкотемпературные отложения в основном образуются при сгорании топлива, а функция моющего действия заключается в том, чтобы удерживать их в суспензии или растворе в смазочном масле. Однако высокотемпературные отложения в основном связаны с окисленной фракцией масла.

Роль моющих свойств здесь заключается не только в том, чтобы поддерживать эти продукты в суспензии, но и в остановке развития цепных реакций, которые способствуют образованию лаков и лаков. Физические и функциональные свойства смазочного масла будут зависеть от свойств атомов углерода в различных кольцевых структурах и алифатической боковой цепи

  1. Совместимость с уплотнениями

Смазочные материалы часто используются в машинах, где они вступают в контакт резиновое или пластиковое уплотнение.На прочность и степень набухания этих уплотнений может влиять взаимодействие с маслом. Были разработаны различные тесты для измерения влияния базовых масел на различные уплотнения и в различных условиях испытаний [13]. На прочность и степень набухания этих уплотнений может влиять взаимодействие с маслом. Различные тесты измеряют влияние базовых масел на разные уплотнения и в разных условиях испытаний.

1.3.3. Требуемые рабочие характеристики для смазочных масел

Выбор и применение смазочного масла определяется функциями, которые ожидаются от производительности.В одном применении, например, в подшипниках для чувствительных инструментов, уменьшение трения имеет первостепенное значение, а в другом, например при резке металла, контроль температуры может быть наиболее важным. Характеристики смазочного масла или требования к современному высокоскоростному двигателю должны выполнять следующие пять важных функций:

  1. Снижение сопротивления трения:

Снижение сопротивления двигателя до минимума необходимо для обеспечения максимальной механической эффективности. (эксплуатационные расходы транспортного средства или двигателей зависят от вязкости смазочного материала)

  1. Защита двигателя от всех видов износа:

Все пользователи хотят минимальных затрат на техническое обслуживание, увеличения срока службы двигателя и повышения его полезности.Современное масло позволило увеличить интервалы между пробегами двигателей.

  1. Снижение утечек газа и масла:

Эффективное и длительное сокращение утечек газа и масла необходимо для поддержания рабочих характеристик двигателя и предотвращения фальсификации масла продуктами сгорания.

  1. Содействуя тепловому равновесию двигателя:

В современных двигателях масло функционирует и многое другое как теплообменная среда, рассеивание тепла не преобразуется в работу.Это часто связано с первой функцией в этом списке, когда вязкое масло дает большее сопротивление трению, а его медленная внутренняя циркуляция приводит к быстрому повышению температуры некоторых жизненно важных частей двигателя для снижения эффективности, масло должно иметь возможность быстро циркулировать.

  1. Удаление всех вредных примесей:

Смазка выполняет функцию защиты двигателя от коррозионного и механического износа, вызываемого всеми вредными примесями.Таким образом, удаление этих примесей смазочными материалами очень важно для двигателя. Функции и соответствующие качества, необходимые для моторных смазочных масел, приведены в таблице (1).

Необходимые основные функции Требуемые качества
Снижение сопротивления трения • Вязкость не слишком высока для обеспечения хорошей прокачиваемости или чрезмерного сопротивления растрескиванию.
• Минимальная вязкость без риска контакта металла с металлом при различных условиях температуры, скорости и нагрузки.
• Достаточно высокая вязкость при высокой температуре; хорошая смазывающая способность вне гидродинамических условий.
• Противозадирные свойства, особенно в период обкатки.
Защищать от коррозии и износа • Должен защищать металлическую поверхность от коррозионного действия продуктов разложения топлива (износ, So 2 , HBr, HCl и т. Д.)
• Должен противостоять деградации (сопротивляться окислению и иметь термостойкость).
• Должен противодействовать действию продуктов разложения горюче-смазочных материалов при высоких температурах, особенно на цветные металлы.
• Вмешательство в механизм трения должно уменьшить последствия неизбежного контакта металла с металлом.
• Должен противостоять образованию отложений, которые могут повлиять на смазку (моющее или диспергирующее действие).
• Должен способствовать удалению пыли и других загрязняющих веществ (диспергирующее действие).
Вспомогательное уплотнение • Должен иметь достаточную вязкость при высокой температуре и низкую летучесть.
• Должен ограничивать износ.
• Не должен способствовать образованию отложений и бороться с ними.
Способствует охлаждению • Должен иметь хорошую термическую стабильность и стойкость к окислению.
• Должен иметь низкую волатильность.
• Вязкость не должна быть слишком высокой.
Облегчить суспендирование и
исключить нежелательные продукты
• Должен быть в состоянии поддерживать в мелком твердом материале независимо от температуры и физического и химического состояния.

Таблица 1.

Назначение и свойства моторных масел.

1.3.4. Виды смазочных материалов
1.3.4.1. Газообразные смазочные материалы

Газообразные смазочные материалы относятся к самым простым известным смазочным материалам с самой низкой вязкостью и включают воздух, азот, кислород и гелий. Применяются в аэродинамических и аэростатических подшипниках. Поскольку химические свойства и агрегатное состояние большинства газов остаются неизменными в широком диапазоне температур, газообразные смазочные материалы обладают рядом преимуществ перед жидкими смазочными материалами. Во-первых, их можно применять как при очень высоких, так и при очень низких температурах.Их химическая стабильность исключает любой риск загрязнения подшипника смазкой, что важно для оборудования, используемого во многих отраслях промышленности, прежде всего в пищевой, фармацевтической и электронной промышленности.

Полезным свойством газов является то, что их вязкость увеличивается с температурой, тогда как для жидкостей справедливо обратное, в результате чего грузоподъемность подшипников с газовой смазкой увеличивается с температурой. Однако относительно низкая вязкость газов обычно ограничивает несущую способность самодействующих аэродинамических подшипников до 15-20 кПа.Благодаря очень низкой вязкости газов, которая приводит к меньшему тепловыделению за счет внутреннего трения, можно достичь лучших характеристик подшипников с газообразными смазочными материалами, чем с жидкими смазочными материалами. В некоторых случаях, например, в воздушных подшипниках из фольги, контакт скольжения возникает при остановках и пусках [14], поэтому для уменьшения трения используются твердые смазочные материалы, такие как ПТФЭ.

1.3.4.2. Жидкие смазочные материалы

Минеральные масла: Поскольку гидродинамические характеристики подшипников скольжения подшипников скольжения полностью зависят от вязкостных характеристик смазочного материала, типичные жидкие смазочные материалы для подшипников представляют собой прямые рафинаты минерального масла различных классов вязкости.Требуемый класс вязкости зависит от частоты вращения подшипника, температуры масла и нагрузки. В таблице (2) приведены общие рекомендации по выбору правильного класса вязкости по ISO. Указанный номер класса ISO является предпочтительным для диапазона скорости и температуры. Масла классов ISO 68 и 100 обычно используются в помещениях с подогревом, а масла класса 42 используются для высокоскоростных агрегатов со скоростью вращения 10.000 об / мин и некоторых наружных низкотемпературных применений. Чем выше частота вращения подшипника, тем ниже требуемая вязкость масла, а также чем выше рабочая температура агрегата, тем выше требуемая вязкость масла.Если возможна вибрация или незначительная ударная нагрузка, следует рассмотреть более высокий сорт масла, чем тот, который указан в таблице (2).

Скорость подшипника (об / мин) Температура подшипника / масла (oC)
0-50 60 75 75 -1,500 - 68 100-150 -
1,800 32 32-46 68-100 100
9028 46-68 68-100
10,000 32 32 32 32-46

Таблица 2.

Подшипник скольжения Выбор класса вязкости по ISO

Другие методы определения класса вязкости, необходимые для конкретного применения, заключаются в применении критериев минимальной и оптимальной вязкости к графику зависимости вязкости от температуры. Третий, более сложный метод - это вычисление вязкости масла, необходимой для получения удовлетворительной толщины масляной пленки.

Для смазки подшипников станков обычно требуются минеральные масла ISO VG 46 или 68. Для быстродействующих шлифовальных шпинделей с подшипниками скольжения требуются минеральные масла ISO VG 5 или 7, в зависимости от зазора в подшипниках и числа оборотов.Подшипники, работающие при высоких нагрузках, нуждаются в смазочных материалах ISO VG 68 или 100. Срок службы подшипника может быть увеличен, если вязкость выбранной жидкой смазки при рабочей температуре превышает расчетную оптимальную вязкость.

С другой стороны, повышенная вязкость также увеличивает рабочую температуру. Таким образом, на практике степень улучшения смазки часто ограничена. Химический состав этих масел отличается от типичных базовых масел тем, что они содержат несколько больше ароматических углеводородов и гетероциклических соединений, которые действуют как естественные ингибиторы окисления.Повышенная вязкость нефтей, полученных из одной и той же сырой нефти, существенно не меняет их химический состав; различие обычно заключается в увеличении длины цепи парафиновых углеводородов, в основном изопарафинов, и в алифатических заместителях нафтеновых и ароматических колец, вместе с небольшим увеличением количества нафтеновых и ароматических колец. Более очищенные минеральные масла и ингибиторы окисления используются там, где более высокие температуры или более длительные периоды эксплуатации требуют лучших стабилизаторов старения.

Синтетические смазочные материалы: на практике любое синтетическое масло с соответствующей вязкостью и хорошими вязкостно-температурными характеристиками может использоваться в качестве смазки для подшипников, например Полигликоли являются очень хорошими смазочными материалами для подшипников для мельниц и каландров в резиновой, пластмассовой, текстильной и бумажной промышленности. Однако в большинстве случаев синтетические масла, специально разработанные для смазки конкретного оборудования, также используются для смазки его подшипников. Хотя синтетические масла не образуют смазочную пленку под давлением, как минеральные масла, и могут быть неэффективными смазочными материалами для подшипников, несмотря на их более высокую температурную вязкость.

Биоразлагаемые продукты: Биоразлагаемые продукты растительного или животного происхождения также считаются жидкими смазочными материалами, например влияние подсолнечного масла, добавленного в базовое масло, на работу опорных подшипников. Использование растительных масел в качестве смазочных материалов, вероятно, будет расти в связи с экологическими и правительственными требованиями и приобретает все большее значение.

1.3.4.3. Твердые смазочные материалы

Общее описание: подшипники, используемые в вакууме, при очень высоких температурах или при очень сильном излучении, нельзя смазывать жидкими смазочными материалами или консистентными смазками.Для этих и многих других случаев используются твердые смазочные материалы, которые считаются любым твердым материалом, используемым для уменьшения трения и износа между двумя движущимися поверхностями.

Как правило, твердый материал помещается в виде пленки между поверхностями скольжения и / или качения. Проще говоря, для особых требований к смазке в экстремальных условиях эксплуатации, таких как очень высокие или очень низкие температуры в широком диапазоне, например, требуется соответствующий твердый материал. От -200 до 850 o C и в агрессивных средах.Такие материалы обычно имеют слоистую кристаллическую структуру, которая обеспечивает низкую прочность на сдвиг, тем самым сводя к минимуму трение. Прочность на сдвиг между кристаллическими слоями мала и устанавливает низкий и устанавливает механизм низкого трения за счет скольжения кристаллических слоев под действием низких сил сдвига. Примерами твердых тел со слоистой решеткой являются дисульфид молибдена, графит, нитрид бора, йодид кадмия и бура. Твердые смазочные материалы используются в основном в виде порошков или связанных твердых пленок.

Хорошая смазка с твердой пленкой имеет сильную адгезию к материалу подложки подшипника, полное покрытие поверхности и хорошую пластичность.Он также должен быть химически устойчивым и предотвращать коррозию с учетом условий эксплуатации и окружающей среды. Многие смазочные материалы с твердой пленкой обладают плохой износостойкостью, поскольку любые разрывы пленки не являются самовосстанавливающимися, в отличие от поверхностного покрытия, образованного жидкой смазкой. Усовершенствованные смазочные материалы с твердой пленкой надежно работают во многих конкретных областях, и был накоплен большой опыт, позволяющий лучше понять их ограничения. Чаще всего используются дисульфид, графит, политетрафторэтилен, пропилен.

Другая группа материалов, самосмазывающиеся материалы, относится к твердым смазочным материалам и особенно важна для подшипников. Их самосмазывающиеся характеристики исключают необходимость использования консистентной смазки или другой смазки и обеспечивают улучшенные характеристики в условиях высоких температур. В сплавах Graphalloy (графит / матал) используются особые свойства графита, структуру которого можно сравнить с колодой карт с отдельными слоями, которые могут легко соскользнуть. Это явление придает материалу способность к самосмазыванию, сопоставимую с некоторыми другими материалами, и позволяет удалять смазку или масло, которые испаряются, застывают или затвердевают, вызывая преждевременный выход из строя.Графитовая матрица может быть заполнена различными встроенными смазочными материалами для улучшения химических, механических и трибологических свойств, чтобы обеспечить постоянный низкий коэффициент трения, а не только поверхностный слой, помогая защитить от катастрофического отказа. Смазка поддерживается во время линейного движения, когда смазка не растрескивается и пыль не втягивается.

Недавняя разработка твердых смазочных материалов для подшипников - это микропористые полимерные смазки, MPL, где полимер, содержащий непрерывную микропористую сеть, содержит масло, содержащееся внутри поры, в которые могут входить соответствующие добавки [14].Содержание масла в полимере может составлять более 50% по весу, и микропористый полимер действует как спонж, высвобождая и абсорбируя масло, когда это необходимо.

1.3.5. Примеси и загрязнения смазочного материала

Содержание воды (ASTM D95, D1744, D1533 и D96) - это количество воды, присутствующей в смазке. Он может быть выражен в миллионных долях, объемных или массовых процентах. Его можно измерить с помощью центрифугирования, дистилляции и вольтаметрии. Самым популярным, хотя и наименее точным методом оценки содержания воды является центрифужный тест.В этом методе 50% смесь масла и растворителя центрифугируется с заданной скоростью до тех пор, пока наблюдаемые объемы воды и осадка не станут стабильными. Помимо воды, твердые вещества и другие растворимые вещества также разделяются, и полученные результаты плохо коррелируют с результатами, полученными двумя другими методами. Метод перегонки более точен и предполагает перегонку масла, смешанного с ксилолом. Любая вода, присутствующая в образце, конденсируется в градуированном приемнике. Наиболее точным является метод вольтаметрии.Он использует электрометрическое титрование, дающее концентрацию воды в частях на миллион.

Коррозионные и окислительные свойства смазочных материалов в значительной степени зависят от содержания воды. Масло, смешанное с водой, дает эмульсию. Эмульсия имеет гораздо более низкую несущую способность, чем чистое масло, и может произойти отказ смазки с последующим повреждением рабочих поверхностей. Как правило, в таких применениях, как турбинные масляные системы, предел содержания воды составляет 0,2%, а для гидравлических систем - 0,1%.В диэлектрических системах чрезмерное содержание воды оказывает существенное влияние на пробой диэлектрика. Обычно содержание воды в таких системах должно быть ниже 35 [ppm].

Содержание серы (ASTM D1266, D129, D1662) - это количество серы, присутствующей в масле. Это может иметь как положительные, так и отрицательные эффекты на работающее оборудование. Сера - очень хороший пограничный агент, который может эффективно работать в экстремальных условиях давления и температуры. С другой стороны, он очень едкий.Обычно для определения содержания серы используется метод окисления в бомбе. Он включает воспламенение и сгорание небольшой пробы масла под давлением кислорода. Сера из продуктов сгорания извлекается и взвешивается.

В смазке присутствует некоторое количество негорючего материала, которое может быть определено путем измерения количества золы, оставшейся после сгорания масла (ASTM D482, D874). Загрязнениями могут быть продукты износа, твердые продукты разложения топлива или смазки, атмосферная пыль, проникающая через фильтр и т. Д.Некоторые из этих загрязнений удаляются масляным фильтром, но некоторые оседают в масле. Для определения количества загрязнителя проба масла сжигается в специально сконструированной емкости. Остающийся остаток затем золится в высокотемпературной муфельной печи, и результат отображается в процентах от исходного образца. Зольность используется как средство контроля масел на предмет нежелательных примесей и иногда присадок. В отработанных маслах он также может указывать на загрязнения, такие как грязь, продукты износа и т. Д.

Количество хлора в смазке должно быть на оптимальном уровне. Избыточный хлор вызывает коррозию, тогда как недостаточное количество хлора может вызвать износ и увеличение потерь на трение. Содержание хлора (ASTM D808, D1317) можно определить либо с помощью бомбы, которая обеспечивает гравиметрическую оценку, либо с помощью волюметрического теста, который дает определение содержания хлора, после реакции с металлическим натрием с образованием хлорида натрия, затем титрования нитридом серебра [14].

.

нефтепереработка | Определение, история, процессы и факты

История

Перегонка керосина и нафты

Переработка сырой нефти обязана своим происхождением успешному бурению первых нефтяных скважин в Онтарио, Канада, в 1858 году и в Титусвилле, штат Пенсильвания, США, в 1859 году. До этого времени нефть была доступна только в очень небольших количествах из естественное просачивание подземной нефти в различные районы мира. Однако такая ограниченная доступность ограничивала использование нефти в медицинских и специальных целях.С открытием «каменной нефти» на северо-западе Пенсильвании сырая нефть стала доступной в достаточном количестве, чтобы вдохновить на разработку крупномасштабных систем переработки. На первых нефтеперерабатывающих заводах использовались простые перегонные установки, или «перегонные кубы», для разделения различных компонентов нефти путем нагревания смеси сырой нефти в сосуде и конденсации образовавшихся паров в жидкие фракции. Первоначально основным продуктом был керосин, который оказался более распространенным, более чистым ламповым маслом и более стабильным качеством, чем китовый жир или животный жир.

Самым низкокипящим сырым продуктом из перегонного куба была прямогонная нафта, предшественник неочищенного бензина (бензина). Его первоначальное коммерческое применение было главным образом в качестве растворителя. Было обнаружено, что высококипящие материалы эффективны в качестве смазочных материалов и жидкого топлива, но поначалу они были в основном новинками.

Совершенствование техники бурения нефтяных скважин быстро распространилось на Россию, и к 1890 году нефтеперерабатывающие заводы уже производили большое количество керосина и мазута. Развитие двигателя внутреннего сгорания в последние годы XIX века привело к появлению небольшого рынка сырой нафты.Но развитие автомобилей на рубеже веков резко увеличило спрос на качественный бензин, и это, наконец, предоставило пристанище нефтяным фракциям, которые были слишком летучими для включения в керосин. По мере роста спроса на автомобильное топливо были разработаны методы непрерывной перегонки сырой нефти.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня

Переход на легкое топливо

После 1910 года спрос на автомобильное топливо стал превышать потребности рынка в керосине, и нефтепереработчики были вынуждены разрабатывать новые технологии для увеличения выхода бензина.Самый ранний процесс, называемый термическим крекингом, заключался в нагревании более тяжелых нефтей (для которых требовался низкий рыночный спрос) в реакторах под давлением и, таким образом, крекинг или расщепление их больших молекул на более мелкие, которые образуют более легкие и более ценные фракции, такие как бензин, керосин и легкое промышленное топливо. Бензин, произведенный в процессе крекинга, работает в автомобильных двигателях лучше, чем бензин, полученный прямой перегонкой сырой нефти. Разработка более мощных авиадвигателей в конце 1930-х годов вызвала потребность в повышении характеристик сгорания бензина и стимулировала разработку топливных присадок на основе свинца для улучшения характеристик двигателя.

В 1930-е годы и во время Второй мировой войны сложные процессы очистки с использованием катализаторов привели к дальнейшему повышению качества транспортного топлива и дальнейшему увеличению его поставок. Эти усовершенствованные процессы, включая каталитический крекинг тяжелых масел, алкилирование, полимеризацию и изомеризацию, позволили нефтяной промышленности удовлетворить потребности в высокопроизводительных боевых самолетах и, после войны, поставлять все большее количество транспортного топлива.

1950-е и 60-е годы вызвали большой спрос на авиационное топливо и высококачественные смазочные масла.Продолжающийся рост спроса на нефтепродукты также усилил потребность в переработке более широкого спектра сырой нефти в высококачественные продукты. Каталитический риформинг нафты заменил более ранний процесс термического риформинга и стал ведущим процессом для улучшения качества топлива для удовлетворения потребностей двигателей с более высокой степенью сжатия. Гидрокрекинг, процесс каталитического крекинга, проводимый в присутствии водорода, был разработан как универсальный производственный процесс для увеличения выхода бензина или реактивного топлива.

К 1970 году нефтеперерабатывающая промышленность прочно утвердилась во всем мире. Поставка сырой нефти, которая должна быть переработана в нефтепродукты, достигла почти 2,3 миллиарда тонн в год (40 миллионов баррелей в день), при этом основная концентрация нефтеперерабатывающих заводов находится в большинстве развитых стран. Однако, когда мир осознал влияние промышленного загрязнения на окружающую среду, нефтеперерабатывающая промышленность стала основным направлением изменений. Нефтепереработчики добавили установки гидроочистки для извлечения соединений серы из своей продукции и начали производить большие количества элементарной серы.Сточные воды и выбросы в атмосферу углеводородов и продуктов сгорания также стали объектом повышенного технического внимания. Кроме того, пристальному вниманию подверглись многие очищенные продукты. Начиная с середины 1970-х годов, нефтеперерабатывающие предприятия в Соединенных Штатах, а затем и во всем мире были обязаны разрабатывать технологии производства высококачественного бензина без использования свинцовых присадок, а начиная с 1990-х годов от них требовалось делать значительные инвестиции в полное производство. изменение состава транспортных топлив с целью минимизации выбросов в окружающую среду.Из отрасли, которая когда-то производила единственный продукт (керосин) и утилизировала нежелательные побочные продукты любым возможным способом, нефтепереработка превратилась в одну из наиболее строго регулируемых отраслей обрабатывающей промышленности в мире, тратя значительную часть своих ресурсов на сокращение его воздействие на окружающую среду, поскольку он перерабатывает около 4,6 миллиарда тонн сырой нефти в год (примерно 80 миллионов баррелей в день).

.

From Crude Oil - Как работает нефтепереработка

Этот контент несовместим с этим устройством.

Процесс переработки нефти начинается с колонны фракционной перегонки.

Проблема сырой нефти в том, что она содержит сотни различных типов углеводородов, смешанных вместе. Чтобы получить что-нибудь полезное, нужно разделить разные типы углеводородов. К счастью, есть простой способ разделить вещи, и именно в этом заключается суть oil refining .

Объявление

Углеводородные цепи разной длины имеют все более высокие температуры кипения, поэтому все они могут быть разделены дистилляцией. Вот что происходит на нефтеперерабатывающем заводе - в одной части процесса сырая нефть нагревается, а различные цепи разрываются из-за температуры их испарения. Каждая цепочка разной длины имеет разные свойства, что делает ее полезной по-разному.

Чтобы понять разнообразие, содержащееся в сырой нефти, и понять, почему переработка сырой нефти так важна в нашем обществе, просмотрите следующий список продуктов, которые производятся из сырой нефти:

Нефтяной газ - используется для отопления, приготовления пищи, изготовления пластмасс

  • малые алканы (от 1 до 4 атомов углерода)
  • , широко известные под названиями метан, этан, пропан, бутан
  • диапазон кипения = менее 104 градусов по Фаренгейту / 40 градусов по Цельсию
  • часто сжижается под давлением для создания сжиженного нефтяного газа (сжиженный нефтяной газ)

Нафта или Лигроин - промежуточный продукт, который будет в дальнейшем переработан для производства бензина

  • смесь алканов с 5-9 атомами углерода
  • диапазон кипения = от 140 до 212 градусов по Фаренгейту / от 60 до 100 градусов по Цельсию

Бензин - моторное топливо

  • жидкость
  • смесь алканов и циклоалканов (от 5 до 12 атомов углерода)
  • диапазон кипения = от 104 до 401 градуса по Фаренгейту / от 40 до 205 градусов по Цельсию

Керосин - топливо для реактивных двигателей и тракторов; исходный материал для изготовления других продуктов

  • жидкость
  • смесь алканов (от 10 до 18 атомов углерода) и ароматических углеводородов
  • диапазон кипения = от 350 до 617 градусов по Фаренгейту / от 175 до 325 градусов по Цельсию

Газойль или Дистиллят дизельный - используется для дизельного топлива и топочного мазута; исходный материал для изготовления других продуктов

  • жидкие
  • алканы, содержащие 12 или более атомов углерода
  • интервал кипения = от 482 до 662 градусов по Фаренгейту / от 250 до 350 градусов Цельсия

Смазочное масло - используется для моторных масел, консистентных смазок, других смазочных материалов

  • жидкость
  • длинноцепочечные (от 20 до 50 атомов углерода) алканы, циклоалканы, ароматические углеводороды
  • диапазон кипения = от 572 до 700 градусов по Фаренгейту / от 300 до 370 градусов по Цельсию

Газ тяжелый или Мазут - используется для промышленного топлива; исходный материал для изготовления других продуктов

  • жидкость
  • длинноцепочечные (от 20 до 70 атомов углерода) алканы, циклоалканы, ароматические углеводороды
  • интервал кипения = от 700 до 1112 градусов по Фаренгейту / от 370 до 600 градусов по Цельсию

Остатки - кокс, асфальт, гудрон, воски; исходный материал для изготовления других продуктов

  • твердое вещество
  • многослойные соединения с 70 или более атомами углерода
  • диапазон кипения = более 1112 градусов по Фаренгейту / 600 градусов по Цельсию

Вы могли заметить, что все эти продукты имеют разные размеры и диапазоны кипения.Химики используют эти свойства при переработке нефти. В следующем разделе вы узнаете подробности этого увлекательного процесса.

.

Смотрите также


Оцените статьюПлохая статьяСредненькая статьяНормальная статьяНеплохая статьяОтличная статья (проголосовало 13 средний балл: 5,00 из 5)
Загрузка...