Производство на базови масла. Хидрокрекинг технология

Всеки потребител желае да има масло с оптимални експлоатационни свойства за всеки конкретен случай на използване. От тук и наличието на голям асортимент от масла. Производството на голямо количество и разновидности масла е технически и икономически нецелесъобразно. За да се избегне това, нефтопреработващата промишленност пуска ограничено количество базови масла, които се смесват с добавки в маслосмесителни заводи за получаване на различни видове масла с разнообразни експлоатационни свойства. Производството на масло се състои от два етапа - производство на базови масла и смесване на компоненти (компаундирование).

Базовите минерални масла се произвеждат в нефтопреработващите заводи, често принадлежащи на големи нефтени компании.

Базовите масла се различават по между си по вискозитет, химичен състав и други свойства. Базовото масло - това е основата на маслата, готово за смесване, но още без добавки. Суровина за смазочните масла могат да бъдат минерални и синтетични базови масла. Химичният състав на минералните масла зависи от нефта, от който е произведено маслото. Химичният състав на синтетичните масла зависи от изходната суровина (мономери) и метода на синтез.

Обща схема на производство на базови минерални масла атмосферна дестилация , при която се отделят леко кипящи фракции (светли продукти) и атмосферен остатък или мазут, който служи за суровина за вакумна дестилация при производството на масло; вакумна дестилация на атмосферния остатък (мазут) се осъществява при по- ниска температура във вакума, което позволява да се дестилират вискозитетните продукти; получените маслени фракции - вакумни дестилати с различен вискозитет и вакумен остатък, от които се получават високовискозитетни базови масла; пречистване на фракциите на вакумната дестилация по метода на извличане, при които се разтварят отделни нежелателни съединения; депарафинизация на фракциите, при които се отделят парафини; други технологични процеси подобряващи качеството на базовите масла: хидриране, каталитичен хидрокрекинг, пречистване от избелваща глина или кристаличен силикоалуминий (например цеолит) и др.

Основни фракции от вакумната дестилация на атмосферен остатък (мазут): леко вакумно масло (температура на кипене 300 – 400°С), тежко вакумно масло (температура на кипене 350-420°С), остатъчно масло (температура на кипене 420 - 490 °С). Остатъкът след отделяне на дестилата се казва гудрон или вакумен остатък (температура на кипение 500°С). Той представлява около 20 - 30% от изходната суровина. Понякога остатъчното масло не се отделя в отделна фракция, а се произвежда от вакумен остатък. Такова масло след процеса на пречистване и избистряне се нарича остатъчното масло.

По фракционен състав базовите масла се делят на дестилатни, компаундирани и остатъчни. Дестилатните масла се явяват отделни фракции или техните смеси. Компаундираните масла се получават от смесване на дестилатни и остатъчни масла.

Една от основните тенденции в развитието на производството на базови масла в САЩ се явява участието в рецептурата на моторните масла - базови масла от хидрокрекинг с различна степен на обработка. Такива масла се получават по различни методи на хидрообработка (каталитичен хидрокрекинг, каталитична депарафинизация, каталитична хидроизодепарафинизация, хидроочистка). Суровината за получаване на базови минерални и базови хидрокрекингови основи е една и съща - маслени рафинати. Но процеса на обработка се различава. Минералните базови основи се получават последователно с различни методи на пречистване от нежелани компоненти, завършвайки с депарафинизация - отделянето на съединенията от парафин понижава температурата на течливост на маслото. Процесът на обработка на маслените рафинати с водород под високо налягане в присъствието на катализатор позволява да се получи практически веднага базово масло със зададени високи експлоатационни свойства.

Но и тук е важно последователност при хидропроцесите. От това зависи степента на характеристиката на получената хидрокрекингова основа. Най-сложен и скъп сред хидропроцесите се явява каталитичната хидроизодепарафинизация. Именно по такъв способ се получават хидросинтетичните масла. Това име се явява резултат от смесване на две понятия: "хидро" - обработено с водород; \"синтетично\" - при обработка на маслената суровина с водород се модифицират молекулите (както при химичният синтез при синтетичните масла) и се получава базова основа, доближаваща се по характеристики до синтетичните. Хидросинтетичните масла имат висока стабилност към деформация (масления филм осигурява надеждно смазване и не допуска контакт "метал-метал" при високи скорости, екстремно натоварване и максимални работни температури; отлични нискотемпературни характеристики и висок вискозитетен индекс. По много функционални свойства те не отстъпват от синтетичните, а по стойност са по-евтини.

Catalytic Hydrocracking - Каталитичен хидрокрекинг

Каталитичен хидрокрекинг (hydrocracking) – е процес на получаване на базови масла с висок вискозитетен индекс, противоокислителна стабилност и стабилност на деформращо приплъзване. Маслата от хидрокрекинга защитават от износване, по-добре от синтетичните масла. Хидрокрекингът е един от най-перспективните методи за подобряване свойствата на маслата. В процесът на хидрообработка паралелно или последователно протичат редица химични реакции в резултат на които се ликвидират съединенията от сяра, азот и други хетероатомни съединения, едновременно протича хидриране на полициклични ароматни съединения, деструкция на дългите парафинови вериги и изомеризация на продуктите. С тези процеси се подобряват молекулярната структура на маслата, усилват стабилността към механични, термични и химични въздействия и стабилност на свойствата в интервала на експлоатация. Скоростта и направлението на отделните химични реакции и възможността за получаване на желателни продукти, може да се регулира с изменение на параметрите на обработка (температура, налягане, съотношение на реагенти, използване на различни катализатори и др.). Заради това различните компании при изпълняване на процеси по дълбока преработка на масла, могат да получат различни по свойства продукти. Производителите държат в тайна своите оригинални процеси по преработка.

При хидрокрекингово очистване на масла се отделят следните основни примеси:

• Серни съединения и органични киселини, предизвикващи корозия на метали

• Непределни въглеводороди, понижаващи антиокислителната стабилност на маслата

• Смолисти и асфалтенови съединения, които образуват лакови отлагания и нагар на горещи повърхности на детайли, влошават нискотемпературните свойства, намаляват ефективността на антиокислителните и антикорозионни добавки

• Разтворените в маслото твърди въглеводороди – парафини, които повишават температурата на течливост на маслата и влошават неговата нискотемпературно филтриране

• Полициклични съединения, влошаващи нискотемпературните свойства на маслата и способстващи за образуването на смолисти отлагания и нагар

Нефтът попадащ в преработвателния завод се разделя на фракции. Една от тях става основа на минералните масла, или, както се казва базово масло. При това нефта се подлага на крекинг - разрушаване на дългите молекули въглеводород, довеждайки ги до нужната дължина и повишавайки самия изход на продукта. При по сложния процес – хидрокрекинг, това „разрязване“ на молекулите и присъствието на водород, които моментално запълва всички освободени връзки, което позволява да се повиши в продукта степента на така наречените пределни въглеводороди, по-устойчиви на окисление и други нежелателни реакции, отколкото техните недоокомплектовани събратя.

Какво получава крайния потребител?

По устойчива и стабилна по своите свойства „база“ позволяваща да се получат масла със значително по добри параметри от класическите минерални, със стабилност към високи температури и течливост при ниски. По своите свойства и производителност хидрокрекинговите масла, произведени по нова технология, се приближават по свойства до синтетичната обработка, затова те често се наричат синтетични, което не е лишено от основание от гледна точка на качество и свойства. Експлоатационните свойства на тези масла при ниски температури е на ниво на синтетичната обработка, и много по добра отколкото при минералните масла. Някои производители ги наричат синтетични технологии, други - синтетични, но те са си минерални масла, но подложени на дълбока химична обработка. В САЩ има фирма, която рекламира своите масла като «напълно синтетични», но те са произведени от хидрокрекингови базови масла от ново поколение. Трябва да се спомене че Американския Нефтен Институт (API) официално e признал, че всеки смазочен материал, произведен от базово масло от група III (хидрокрекингови масла), се явява „Синтетично масло“.