УДК 665.53 (075.8)
Производство смазочных масел и спецпродуктов (Учебное пособие) / Самарский. гос. техн. универ.; Сост. И.А. Агафонов, В.А. Тыщенко. Самара, 2006.
Учебное пособие предназначено для студентов 4-го курса дневного обучения и 5-го курса заочного и дистанционного обучения специальности 250400 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», а также студентов специальности 080502 "Экономика и управление на предприятиях топливно-энергетического комплекса", изучающих курсы «Нефтяное товароведение» и «Технология переработки нефти» часть 3.
В пособии приведены сведения о современных нефтяных и синтетических базовых маслах и присадках к ним. Рассмотрены технологические схемы производства наиболее распространенных присадок к маслам. Приведены данные о товарных маслах, системах их классификации, физико-химических и эксплуатационных свойствах их представителей. Приведены сведения о составе, свойствах и способах производства пластических смазок и некоторых других нефтяных специальных продуктов.
Рассмотрены нефтяные битумы, их состав и классификация. Приведены схемы производства окисленных битумов.
Ил. 16. Табл. 75. Библиогр. 52.
Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ
| Рецензенты: | канд. техн. наук А.А. Луканов, |
| канд. хим. наук Н.Н. Томина |
| ISBN 5-7964-0415-6 | ã И.А. Агафонов, В.А. Тыщенко, 2005 | |
| ã Самарский государственный технический университет, 2006 |
Введение
Химики-технологи, изучающие переработку нефти в ходе обучения обязательно рассматривают производство масел из нефтяных дистиллятов и остатков. Основы такого производства также изучаются студентами специальности 080502 "Экономика и управление на предприятиях топливно-энергетического комплекса". Студенты химики рассматривают производство масел в ходе изучения дисциплины «Методы очистки топлив и масел», студенты экономисты – при рассмотрении курса «Технология переработки нефти» часть 3 (для студентов дневной формы обучения), в которой рассматриваются по сути те же вопросы, что и в курсе «Методы очистки», только в более сокращенном и более упрощенном, лишенном избытка химии, варианте. Тем не менее, оба курса рассматривают производство базовых масел, то есть масел, лишенных присадок, получаемых непосредственно из нефтяного сырья без добавок дополнительных веществ. Таким образом, поточная схема производства масел останавливается как раз перед тем этапом, на котором и происходит собственно создание товарных продуктов, востребованных народным хозяйством.
Данное пособие рассматривает в первую очередь производство товарных масел. Так как современные товарные масла немыслимы без присадок, в пособии уделено внимание производству различных присадок к маслам, из химическому составу, физико-химическим свойствам, схемам установок для их производств.
Рассматривая масла, нельзя не сказать о существующих системах их классификации, в первую очередь по областям применения, а также внутри наиболее востребованных групп, таких, как моторные и индустриальные.
Масла являются компонентом такой обширной группы специальных продуктов, как пластические смазки. Для этой группы продуктов рассмотрена принятая классификация, состав и основные свойства, а также принципы их производства.
Среди прочих спецпродуктов в пособии вкратце рассмотрены смазочно-охлаждающие жидкости и нефтяные растворители, а также нефтяные битумы. Свойства битумов детально изучаются технологами в других курсах, однако технология производства этих продуктов, в особенности остаточных битумов, в них практически не рассматривается. Между тем битумы, как будет указано ниже, являются необычайно востребованным, можно сказать перманентно дефицитным в нашей стране продуктом.
Масла растительные
Масла растительные жирные, растительные жиры, продукты, извлекаемые из масличного сырья состоят в основном (на 95—97 %) из триглицеридов — органических соединений, сложных полных эфиров глицерина и жирных кислот. Кроме триглицеридов (бесцветных веществ без запаха и вкуса), в состав жирных растительных масел входят воски и фосфатиды, а также свободные жирные кислоты, липохромы, токоферолы, витамины и другие вещества, сообщающие маслам окраску, вкус и запах. К жирным масла растительные относятся: абрикосовое, арахисовое, арбузное, буковое, виноградное, вишнёвое, горчичное масло, дынное, касторовое масло, кедровое, кокосовое масло, конопляное масло, кориандровое, кукурузное масло, кунжутное масло, льняное масло, маковое, масло какао, крамбе, ляллеманцевое, миндальное, молочайное, оливковое, ореховое, пальмовое, персиковое, подсолнечное, рапсовое, рисовое, рыжиковое, сливовое, соевое, сурепное, томатное, тыквенное, хлопковое и другие масла.
Свойства жирных растительных масел определяются в основном составом и содержанием жирных кислот, образующих триглицериды. Обычно это насыщенные и ненасыщенные (с одной, двумя и тремя двойными связями) одноосновные жирные кислоты с неразветвлённой углеродной цепью и чётным числом углеродных атомов (преимущественно C16 и C18). Кроме того, в жирных растительных маслах обнаружены в небольших количествах жирные кислоты с нечётным числом углеродных атомов (от C15 до C23). В зависимости от содержания непредельных жирных кислот меняется консистенция масел и температура их застывания: у жидких масел, содержащих больше непредельных кислот, температура застывания обычно ниже нуля, у твёрдых масел — достигает 40°С. К твёрдым маслам растительным относятся только масла некоторых растений тропического пояса (например, пальмовое).
При контакте с воздухом многие жидкие жирные масла подвергаются окислительной полимеризации («высыхают»), образуя плёнки. По способности к «высыханию» масла делят на ряд групп в соответствии с преимущественным содержанием тех или других непредельных кислот; например, масла, высыхающие подобно льняному маслу (льнянообразно высыхающие), из непредельных содержат главным образом линоленовую кислоту. Касторовое масло, содержащее в основном рицинолевую кислоту, вообще не образует плёнок.
Линолевая кислота (цис-цис-октадекадиен-9,12-овая кислота) – бесцветная масляная жидкость, температура плавления -5оС, температура кипения 230оС (при 15 мм рт. ст.). Она является составной частью важных для жизнедеятельности организма человека и животных веществ – фосфолипидов, она является незаменимой жирной кислотой.
Ненасыщенные кислоты с системой связей СН=СНСН2СН=СН организм человека сам синтезировать не может и должен получать их готовыми с пищей, поэтому они называются незаменимыми. Эти кислоты необходимы для построения клеточных стенок (мембран).
Линоленовая кислота (октадекатриен-9,12,15-овая кислота) является бесцветной маслянистой жидкостью с температурой плавления 11оС.
Плотность жирных растительных масел составляет 900—980 кг/м3, показатель преломления 1,44—1,48. Масла способны растворять газы, сорбировать летучие вещества и эфирные масла. Важным свойством масел, кроме касторового, является способность смешиваться в любых соотношениях с большинством органических растворителей (гексаном, бензином, бензолом, дихлорэтаном и другими), что связано с небольшой полярностью масел: их диэлектрическая проницаемость при комнатной температуре равна 3,0—3,2 (для касторового масла 4,7). Этанол и метанол при комнатной температуре растворяют масла ограниченно; при нагревании растворимость возрастает. В воде масла практически не растворяются. Теплота сгорания масел составляет (39,4—39,8)×103 дж/г, что определяет их большое значение как высококалорийных продуктов питания.
Химические свойства жирных растительных масел связаны главным образом с реакционной способностью триглицеридов. Последние могут расщепляться по сложноэфирным связям с образованием глицерина и жирных кислот. Этот процесс ускоряется под действием водного раствора смеси серной кислоты и некоторых сульфокислот (реактив Твитчеля) или сульфонефтяных кислот (контакт Петрова), при повышенных температурах и давлениях (безреактивное расщепление), а в организме под действием фермента липазы. Триглицериды подвергаются алкоголизу, омылению водными растворами щелочей, ацидолизу, переэтерификации, аммонолизу. Важным свойством триглицеридов является способность присоединять водород по ненасыщенным связям жирнокислотных радикалов в присутствии катализаторов (никелевых, медно-никелевых и других), на чём основано производство отверждённых жиров — саломасов. Масла растительные окисляются кислородом воздуха с образованием перекисных соединений, оксикислот и других продуктов. Под действием высоких температур (250—300°С) происходит их термический распад с образованием акролеина.
Основная биологическая ценность растительных масел заключается в высоком содержании в них полиненасыщенных жирных кислот, фосфатидов, токоферолов и других веществ. Наибольшее количество фосфатидов содержится в соевом (до 3000 мг %), хлопковом (до 2500 мг %), подсолнечном (до 1400 мг %) и кукурузном (до 1500 мг %) маслах. Высокое содержание фосфатидов отмечается только в сырых и нерафинированных растительных маслах. Биологически активным компонентом растительных масел являются стерины, содержание которых в различных маслах неодинаково. Так, до 1000 мг % стеринов и более содержит масло пшеничных зародышей, кукурузное масло; до 300 мг % — подсолнечное, соевое, рапсовое, хлопковое, льняное, оливковое; до 200 мг % — арахисовое и масло какао; до 60 мг % — пальмовое, кокосовое. Растительные масла полностью свободны от холестерина. Очень высоким количеством токоферолов (100 мг % и более) характеризуются масла пшеничных отрубей, соевое и кукурузное масла; до 60 мг % токоферолов в подсолнечном, хлопковом, рапсовом и некоторых других маслах, до 30 мг % — в арахисовом, до 5 мг % — в оливковом и кокосовом. Общее содержание токоферолов ещё не является показателем витаминной ценности масла. Наибольшей витаминной активностью обладает подсолнечное масло, поскольку все его токоферолы представлены a-токоферолом, меньшую E-витаминную активность имеют хлопковое и арахисовое масла. Что касается соевого и кукурузного масел, то они почти полностью лишены витаминной активности, поскольку 90 % общего количества их токоферолов представлены антиокислительными формами.
Нельзя, наконец, не явить миру звериный оскал холестерина, имя которого не сходит с уст рекламных старушек, жарящих продукты на подозрительных маслах:
Впервые холестерин был выделен из желчных камней. Представляет собой жемчужные пластинки с температурой плавления 149оС.
Основные способы получения растительных масел — отжим и экстрагирование. Общими подготовительными стадиями для обоих способов являются очистка, сушка, обрушивание (разрушение) кожуры семян (подсолнечника, хлопчатника и других) и отделение её от ядра. После этого ядра семян или семена измельчают, получается так называемая мятка. Перед отжимом мятку прогревают при 100—110°С в жаровнях при перемешивании и увлажнении. Прожаренную таким образом мятку (мезгу) отжимают в шнековых прессах. Полнота отжима масла из твёрдого остатка (жмыха) зависит от давления, толщины слоя отжимаемого материала, вязкости и плотности масла, продолжительности отжима и ряда других факторов. Экстрагирование растительных масел производится в специальных аппаратах — экстракторах — при помощи органических растворителей (чаще всего экстракционных бензинов). В результате получается раствор масла в растворителе (так называемая мисцелла) и обезжиренный твёрдый остаток, смоченный растворителем (шрот). Из мисцеллы и шрота растворитель отгоняется соответственно в дистилляторах и шнековых испарителях. Шрот основных масличных культур (подсолнечника, хлопчатника, сои, льна и других) является ценным высокобелковым кормовым продуктом. Содержание в нём масла зависит от структуры частиц шрота, продолжительности экстракции и температуры, свойств растворителя (вязкости, плотности), гидродинамических условий. По смешанному способу производства осуществляется предварительный съём масла на шнековых прессах (так называемое форпрессование), после чего производится экстрагирование масла из жмыха.
Растительные масла, полученные любым методом, подвергают очистке. По степени очистки пищевые растительные масла разделяют на сырые, нерафинированные и рафинированные. Растительные масла, подвергнутые только фильтрации, называются сырыми и являются наиболее полноценными, в них полностью сохраняются фосфатиды, токоферолы, стерины и другие биологически ценные компоненты. Эти растительные масла отличаются более высокими вкусовыми свойствами. К нерафинированным относятся растительные масла, подвергнутые частичной очистке — отстаиванию, фильтрации, гидратации и нейтрализации. Эти растительные масла имеют меньшую биологическую ценность, так как в процессе гидратации удаляется часть фосфатидов. Рафинированные растительные масла подвергаются обработке по полной схеме рафинации, включающей механическую очистку (удаление взвешенных примесей отстаиванием, фильтрацией и центрифугированием), гидратацию (обработку небольшим количеством горячей — до 70°С — воды), нейтрализацию, или щелочную очистку (воздействие на нагретое до 80—95°С масло щёлочью), адсорбционную рафинацию, в процессе которой в результате обработки растительных масел адсорбирующими веществами (животный уголь, гумбрин, флоридин и другие) поглощаются красящие вещества, а масло осветляется и обесцвечивается. Дезодорация, то есть удаление ароматических веществ, производится воздействием на растительные масла водяного пара под вакуумом.
В результате рафинации обеспечивается прозрачность и отсутствие отстоя, а также запаха и вкуса. В биологическом отношении рафинированные растительные масла менее ценны. При рафинировании теряется значительная часть стеринов и растительные масла почти полностью лишаются фосфатидов (например, в соевом масле после рафинации остаётся 100 мг % фосфатидов вместо 3000 мг % исходных). Для устранения этого недостатка рафинированные растительные масла искусственно обогащаются фосфатидами. Представление о большей устойчивости рафинированного растительного масла при продолжительном хранении исследованиями не подтверждается. Будучи лишено природных защитных веществ, оно не имеет каких-либо преимуществ в процессе хранения перед другими видами растительных масел (нерафинированное). Некоторые растительные масла нуждаются в обязательной очистке от примесей, которые не безвредны для здоровья человека. Так, семена хлопчатника содержат ядовитый пигмент госсипол в количестве от 0,15 до 1,8 % к массе сухого и обезжиренного семени. Путём рафинации этот пигмент удаляется полностью.
В СССР производились главным образом (% в общем жировом балансе на 1969): подсолнечное (77), хлопковое (16), льняное (2,3), соевое (1,8), горчичное, касторовое, кориандровое, кукурузное и тунговое масла.
Области применения масел многообразны. Жирные растительные масла являются важнейшим пищевым продуктом (подсолнечное, хлопковое, оливковое, арахисовое, соевое и др.) и применяются для изготовления консервов, кондитерских изделий, маргарина. В технике из масел производят мыла, олифы, жирные кислоты, глицерин, лаки и другие материалы.
Очищенные от примесей, отбелённые и уплотнённые растительные масла (преимущественно льняное, конопляное, ореховое, маковое) применяются в масляной живописи в качестве основного компонента связующих масляных красок и в составе эмульсий темперных (казеиново-масляных и других) красок. Растительные масла также используются для разбавления красок и входят в состав эмульсионных грунтов и масляных лаков. Растительные масла, высыхающие медленно (подсолнечное, соевое и другие), а также масла, не образующие плёнок на воздухе (касторовое), применяются в качестве добавок, которые замедляют высыхание красок на холсте (при длительной работе над картиной создавая возможность очищать и переписывать отдельные участки красочного слоя) или палитре, при долговременном хранении красок.
В медицинской практике из жидких растительных масел (касторовое, миндальное) готовят масляные эмульсии; Такие масла, как оливковое, миндальное, подсолнечное и льняное входят как основы в состав мазей и линиментов. Масло какао используют для изготовления суппозиториев. Растительные масла являются также основой многих косметических средств.
Несколько слов об отдельных представителях этого класса масел, которые использовались в качестве смазочных материалов до появления масел нефтяных.
Кокосовое масло, масло растительное жирное, получаемое из высушенной мякоти плодов кокосовой пальмы (Cocos nucifera), так называемой копры.
Кокосовое масло относится к «твёрдым» маслам; плотность 0,925 г/см3, tзаст 19—23 0С. Оно содержит (в %): 1,0 - 3,0 стеариновой, 7,5 - 10,5 пальмитиновой, 13 - 19 миристиновой, 44 - 52 лауриновой, 0,2 - 2,0 капроновой, 6,0 - 9,7 каприловой, 4,5 - 10 каприновой, 5 - 8 олеиновой, 1,5 - 2,8 линолевой, до 1,3% гексадеценовой кислот. Кинематическая вязкость при 50°С (251- 264)×10‑6 м2/сек, йодное число 7—10,5. Кокосовое масло имеет большое техническое значение и используется главным образом в мыловарении, при изготовлении косметических средств, а также для пищевых целей (в производстве маргарина).
Касторовое масло, клещевинное масло, жирное растительное масло, получаемое из семян клещевины. Относится к невысыхающим жидким маслам; содержит (%): 3 - 9 олеиновой, 3 - 5 линолевой, не менее 80 рицинолевой кислот. Высокое содержание последней кислоты определяет свойства К. м.: повышенную кинематическую вязкость (при 50 °С более 110.10–6 м2/сек) и плотность (при 15 °С 950—974 кг/м3), в отличие от остальных жирных растительных масел – хорошую растворимость в спирте и плохую в бензине.
Касторовое масло широко известно благодаря своим лечебным свойствам. Ещё в древности египтяне использовали его для приготовления всевозможных мазей, бальзамов. Наиболее известно применение касторового масла в качестве слабительного (сразу вспоминается доктор Пилюлькин из бессмертной книги Носова «Приключения Незнайки», который прописывал касторку от всех болезней). В сочетании с хинином, питуитрином, пахикарпином и др. оно применяется для усиления родовой деятельности при её слабости. Мази и бальзамы, содержащие касторовое масло, используются для лечения ожогов, язв, смягчения кожи и т.п. Кроме того, К. м. находит применение в ряде отраслей промышленности: мыловаренной, олифоваренной и др. К. м. — высококачественный смазочный материал.
Сурепное масло, масло растительное жирное, получаемое из семян сурепицы, жидкость коричневого цвета. Оно характеризуется высоким содержанием эруковой кислоты (38—50%). Содержание других жирных кислот (% ): олеиновой 15 - 32; линолевой 15 - 21; линоленовой 8 - 10; пальмитиновой 4,0 - 4,5; эйкозановой до 4,0; стеариновой 2,0; арахиновой до 1,8; лигноцериновой 0,6 - 1,0; гексадеценовой 0,6; бегеновой 0,5 - 0,6. Температура застывания -8°С, йодное число 105 - 122. Сурепное масло используют главным образом для технических целей: в мыловарении, производстве смазочных средств, а рафинированное – в пищу.
Оливковое масло, жирное, получается из мякоти оливок; иногда называется прованским. Масло характеризуется высоким содержанием глицеридов олеиновой кислоты (около 80%) и низким содержанием глицеридов линолевой кислоты (около 7%) и глицеридов насыщенных кислот (около 10%). Состав жирных кислот масла может меняться в довольно широких пределах в зависимости от климатических условий. Йодное число 75—88, температура застывания от -2 до -6°С.
Оливковое масло широко используется в консервной промышленности, в кулинарии (для приготовления салатов и т.п.). Оно входит в состав косметических средств, применяется в медицине для изготовления растворов витаминов и препаратов для инъекций.
Соевое масло, масло растительное жирное, получаемое из семян сои (Glycine). Среднее содержание жирных кислот в соевом масле (%): 51—57 линолевой; 23—29 олеиновой; 4,5—7,3 стеариновой; 3 - 6 линоленовой; 2,5 - 6,0 пальмитиновой; 0,9 - 2,5 арахиновой; до 0,1 гексадеценовой; 0,1 - 0,4 миристиновой. Соевое масло имеет температуру застывания от -15 до -18 °С, йодное число 120—141, кинематическая вязкость при 20 °С (59—72)×10–6 м2/сек. В мировом производстве растительных масел оно занимает ведущее место. С. м. применяют в рафинированном виде в пищу и в качестве сырья для производства маргарина. Ценным компонентом соевого масла является лецитин.
Лецитины (от греч. lékithos — яичный желток), холинфосфатиды, эфиры холина и диглицеридфосфорных (фосфатидных) кислот, одна из основных фракций фосфолипидов. Молекулы лецитинов образованы остатками глицерина, жирных кислот (главным образом стеариновой, пальмитиновой, олеиновой и линолевой), фосфорной кислоты и холина. Основная функция лецитинов в организме – участие в построении биологических мембран. Ряд лецитинов получен синтетически. В медицинской практике используют церебролецитин, получаемый экстракцией из мозга крупного рогатого скота. Употребляют внутрь в драже при заболеваниях нервной системы, общем упадке сил, анемиях.
Жиры животные
Жиры животные (далее жиры) – природные продукты, получаемые из жировых тканей животных; представляют собой смесь триглицеридов высших насыщенных или ненасыщенных жирных кислот, состав и структура которых определяют основные физические и химические свойства жиров. При преобладании насыщенных кислот жиры имеют твёрдую консистенцию и сравнительно высокую температуру плавления (см. табл. 1.1); такие жиры содержатся в тканях наземных животных (например, говяжий и бараний жиры). Жидкие жиры входят в состав тканей морских млекопитающих и рыб, а также костей наземных животных. Характерная особенность жиров морских млекопитающих и рыб – наличие в них триглицеридов высоконепредельных жирных кислот (с 4, 5 и 6 двойными связями). Йодное число у этих жиров 150 - 200. Особое место среди жиров занимает молочный жир, которого в масле коровьем до 81 - 82,5%; в коровьем молоке содержится 2,7 - 6,0% молочного жира. В состав молочного жира входит до 32% олеиновой, 24% пальмитиновой, 10% миристиновой, 9% стеариновой и др. кислоты (общее содержание их достигает 98%).
Таблица 1.1
БАЗОВЫЕ МАСЛА
Нефтяные базовые масла, являющиеся основами большинства товарных смазочных масел, должны в значительной степени обеспечивать их необходимые эксплуатационные свойства и, следовательно, удовлетворять ряду требований к качеству. Иногда эти требования противоречат друг другу, как, например получение высокого индекса вязкости и низкой температуры застывания масла, что создает проблемы технологического характера при производстве масел.
Сложный комплекс требований, предъявляемый к современным смазочным маслам, способствует все более широкому производству товарных масел на синтетической или синтетическо-нефтяной основе, так как синтетические масла имеют ряд преимуществ по сравнению с нефтяными (хотя имеют и ряд недостатков).
Нефтяные базовые масла
Выбор базового масла-основы при производстве товарного масла определяется как требуемыми функциональными показателями масла, так и экономическими показателями его производства и применения. Нефтяные базовые масла являются основными, наиболее массовыми базовыми маслами.
Необходимое усиление тех или иных эксплуатационных свойств базовых масел обеспечивают вводимые в масла композиции присадок.
Функции масел чрезвычайно разнообразны, они зависят от области применения и иногда смазочная функция не является не только единственной, но даже не основной. Например, трансформаторные и кабельные масла вообще не выполняют смазывающих функций.
Основные функции, выполняемые крупными группами масел:
- обеспечение чистоты и минимального износа узлов смазывания изделия в процессе эксплуатации;
- обеспечение эксплуатации изделия в широком диапазоне температур;
- предотвращение коррозии и загрязнения поверхностей трения деталей в процессе эксплуатации;
- отвод теплоты от узлов трения, удаление из зоны трения продуктов трения и износов.
При этом масла должны быть стабильны в процессе эксплуатации (иметь высокую антиокислительную и, в ряде случаев, механическую стабильность), иметь хорошую совместимость с материалами уплотнения (эластомерами), невысокую склонность к пенообразованию и низкую гигроскопичность.
Отсюда следует, что единых требований к качеству базовых масел, пригодных для производства всего ассортимента масел, сформулировано быть не может.
Базовые масла классифицируют:
- по физико-химическим свойствам (вязкость, иногда температура застывания);
- по сырьевой природе, определяющей их химическую структуру (масла парафинового и нафтенового основания);
- по способу производства - базовые масла делят на дистиллятные (вырабатываемые из вакуумных дистиллятов), остаточные (вырабатываемые из гудрона) и компаундированные (смесь дистиллятных и остаточных). Различают масла очищенные и неочищенные. Масла очищают серной кислотой, адсорбционной, селективной (экстракция растворителем) и гидрокаталитической очисткой. Наиболее распространены масла селективной очистки.
Некоторые зарубежные фирмы (например, British Petroleum) в спецификациях разделяют базовые масла по группам по областям применения: основы моторных, индустриальных, энергетических и других масел.
Однако основой классификации базовых масел в большинстве спецификаций является их вязкость. В маркировке базовых масел кроме уровня вязкости может указываться их сырьевая природа (парафиновые, нафтеновые), способ производства (селективной очистки, гидрированные). Вязкость масел в различных странах определяют различными способами и при различных температурах.
Современные базовые масла должны отличаться хорошим цветом, высокой температурой вспышки, низкой испаряемостью, высоким индексом вязкости, хорошей приемистостью к присадкам, стабильностью при хранении.
Единой нормативно-технической документации (НТД) на базовые масла не существует. На основы моторных масел разработаны и действуют технические условия ТУ 38.101523-80, ТУ 38.1011261-89; на индустриальные масла общего назначения, которые являются по сути базовыми маслами без присадок, - ТУ 38.101413-97; на трансмиссионные масла без присадок - ТУ 38.101529-75 и т.д.
На нефтеперерабатывающих предприятиях РФ базовые масла выпускают также по документации внутреннего характера - стандартам предприятия или техническим условиям, утвержденным заводом. При организации производства новых масел требования к качеству базового масла формируются разработчиком масла и согласуются с производителем как базового, так и товарного масла.
Сульфонатные присадки
Особое место среди присадок по универсальности применения, эффективности действия занимают сульфонатные присадки, обладающие моющими, диспергирующими, нейтрализуюшими и антикоррозионными свойствами. В качестве моющих и диспергирующих присадок используют только маслорастворимые сульфонаты. Они не способствуют окислительным процессам, происходящим в масле, и вследствие высокой моющей активности предупреждают оседание смолистых и углеродистых веществ на деталях двигателей.
Сульфонаты, получаемые из нефтепродуктов, подразделяют на водо-, водомасло- и маслорастворимые. Водорастворимые сульфонаты имеют большре значение как сильные ПАВ, их применяют в качестве моющих средств. Водомаслорастворимые сульфонаты широко используют при получении эмульсий воды и масла ("растворимые масла"). Маслорастворимые (или растворимые в углеводородах) сульфонаты применяют в качестве моющих и диспергирующих присадок к моторным маслам.
Большое значение для эксплуатационных свойств присадок имеет содержание в них активного вещества – сульфонатов кальция и их растворимость в маслах, что обуславливается качеством сырья, его сульфированием и очисткой полученных сульфокислот.
Сейчас нефтяные сульфонаты выгоднее получать непосредственно из маслопродуктов, предварительно очищенных от смол и полициклических углеводородов. Это объясняется тем, что выделение сульфонатов и их очистка – более дешевый процесс, чем фракционирование исходных масел и экстрактов или синтез высокомолекулярных ароматических углеводородов из полупродуктов. Важнейшим сырьем для получения сульфонатов являются минеральные масла, представляющие собой сложную смесь углеводородов различного строения и молекулярной массы.
Растворимость сульфонатов в маслах зависит от следующих особенностей их структуры.
1. От величины и строения углеводородной части сульфопроизводных, особенно от наличия в их молекуле достаточно длинных углеводородных цепей. Соотношение углеводородной части молекулы и ее активной группы (так называемый олеофильно-гидрофильный баланс) должно быть таким, чтобы углеводородная часть молекулы могла удерживать в маслопродуктах всю молекулу сульфопроизводного. Это означает, что при одинаковом химическом строении углеводородной части и наличии одинаковых активных групп в маслопродуктах лучше растворяются сульфопроизводные большей молекулярной массы. Отсюда следует, что для синтеза маслорастворимых сульфонатов необходимо выбирать высокомолекулярное сырье.
2. От свойств активных групп и их количества. Наиболее гидрофильными являются сульфонаты натрия, аммония, кальция, бария. Маслорастворимые сульфопроизводные (красные) можно получать только из маслопродуктов со средней молекулярной массой не менее 400 а.е.м. Из легких нефтяных фракций получают водорастворимые (зеленые) сульфонаты – нежелательные в производстве сульфонатных присадок.
В общем случае моюще диспергирующие присадки делятся по своей щелочности на сверхщелочные, среднещелочные и нейтральные.
Нейтральные или средние сульфонаты имеют формулу
(R – Ar – SO3)n Me.
Наиболее распространены основные (щелочные сульфонаты, отвечающие формуле:
В зависимости от условий защелачивания и соотношения реагентов сульфонаты могут содержать значительное количество оксидов, гидроксидов и карбонатов в тонкодисперсном и коллоидном состоянии. Сульфонаты с избыточной щелочностью (сверхосновные, многозольные, сверхщелочные) способны нейтрализовать кислотные соединения, накапливающиеся в масле при работе двигателя.
Сверхщелочные детергентно - диспергирующие присадки (среди которых сульфонатные присадки являются одной из основных групп) представляют собой коллоидную дисперсию карбоната щелочноземельного металла (кальция), стабилизированную в минеральном масле поверхностно-активным веществом (сульфонатом кальция). В промышленности сверхщелочные сульфонаты, как правило, получают карбонатацией – обработкой нейтрального сульфоната углекислым газом в присутствии избытка гидроокиси (или окиси) металла и различных промоторов. Обычно концентрация сульфоната в сверхщелочных сульфонатных присадках составляет 25-30%, карбоната и гидроокиси металла, соответственно, до 30 и 10%. Размеры частиц твердой фазы коллоидной дисперсии составляют до 0,1 мкм. Алкиларилосульфонаты содержат 10-30 атомов углерода в алкильном заместителе.
Стабильность присадки в условиях получения, хранения, и применения зависит от седиментационной и агрегативной устойчивости коллоидной дисперсии твердой фазы, при этом известно, что седиментативной устойчивостью обладают частицы с размерами 1-5мкм. Агрегативная устойчивость частиц дисперсионной фазы зависит от наличия на их поверхности двойного электрического слоя Са2+ 
и ОН- вокруг частиц СаСО3, адсорбционного слоя ПАВ (сульфонатов кальция) и сольватного слоя дисперсионной среды (минерального масла), которые приводят к образованию энергетического барьера, препятствующего критическому сближению частиц, являющемуся причиной агрегации (укрупнения) частиц, ведущей к возникновению седиментационной неустойчивости системы, выходу твердой фазы из коллоидной системы, ухудшению степени чистоты, общей щелочности и стабильности присадки.
Большинство сверхщелочных кальциевых сульфонатов, вырабатываемых зарубежными фирмами, по уровню щелочности можно разделить на две группы: со щелочным числом 120-150 мг КОН/г (среднещелочные) и около 300 мг КОН/г (высокощелочные). Первые содержат металла примерно в 5 раз больше, а вторые – в 10 по сравнению со стехиометрическим. За рубежом ведущими производителями присадок являются: “Lubrisol”, “Conoco”, “Kalumet” (США); “Brayton”,“Orobis”,” Edwin Cooper”(Англия); “Essochem”(Бельгия); “Liguichimica”(Италия).
Товарные наименования некоторых зарубежных сульфонатных присадок: нейтральные сульфонаты – ОЛОА 246В, хайтек Е-609; со щелочным числом 130-150 мг КОН/г - хайтек М-6060 и М-6412, эссо-6721; Со щелочным числом выше 280 мг КОН/г – лубризол 56, лубризол72, лубризол 78, олоа-247В, эссо-6712, эссо-5257, хайтек Е-611 и хайтек Е-621.
Нейтральные сульфонаты представляют собой коллоидную систему сульфоната (соль сульфокислоты и щелочноземельного металла) в растворе масла. Содержание сульфоната (активного компонента) в масле обычно составляет 30-40%, щелочное число от 0 до 20 мг КОН/г [2].
В России сульфонатные присадки вырабатываются, в основном, на основе нефтяного сырья. Сульфонатная кальциевая высокощелочная присадка С-300 вырабатывается со щелочным числом 290-310 мг КОН/г и с содержанием сульфоната кальция не менее 28%. Сырьем является гидроочищенное масло МСГ-8 из смеси малосернистых нефтей.
Среднещелочные присадки:
1. С-150 (щелочное число 150-155 мг КОН/г и содержание сульфоната 32.5%);
2. ПМСя – вырабатывается двух типов – кальциевая (имеет щелочное число 199-130 мг КОН/г и содержание сульфоната кальция 26-28 мг КОН/г) и бариевая (имеет щелочное число 65-80 мг КОН/г и содержание сульфоната бария 23-25%);
3. СБ-3 – бариевая (содержание сульфоната бария 12%);
4. НСК - нейтральный сульфонат кальция (щелочное число не более 30, содержание сульфоната кальция 26%).[12].
В моторных маслах широко используется присадка ПМС, она производится двух марок:
5. марка “A”-щелочное число 70-85 мг КОН/г;
6. марка “B”-щелочное число 110-130 мг КОН/г.
Содержание активного компонента в присадках обеих марок равно 18-28%.
Производство присадок ПМС и КНД и С-300.
На Новокуйбышевском НПЗ в 1989 году был осуществлен перевод установки по производству присадки ПМС на производство присадки КНД. При этом схема установки не претерпела существенных изменений. Присадка КНД представляет собой коллоидную дисперсию в минеральном масле карбоната кальция, стабилизированную сульфонатом кальция. Сравнительные характеристики присадок ПМС и КНД приведены в табл. 3.1.
Как видно из таблицы 3.1 присадка КНД обладает более высоким содержанием сульфоната кальция, большим щелочным числом и моющим потенциалом, а также лучшими показателями чистоты, чем присадка ПМС. Этим и обусловлен перевод установки ПМС на производство присадки КНД. При этом схема установки не претерпевает никаких изменений. Данная установка является достаточно гибкой по своему аппаратурному оформлению и может выпускать также и присадку НСК марки НСК-1, со щелочным числом 30 мг КОН/г и содержанием сульфоната кальция 26 %.
Схема по производству присадок КНД и ПМС состоит из следующих отделений:
7. отделение приготовления реакционной смеси и карбонатации реакционной смеси газообразной двуокисью углерода в присутствии промотора – углекислой кислоты;
8. отделение центрифуг и сепараторов, в которых производиться отделение механических примесей от бензинового раствора карбонатированного продукта в две ступени: на центрифугах и сепараторах;
9. отделения регенерации бензина из воды и готового продукта (присадки) в пленочных испарителях.
Таблица 3.1
Химизм процесса.
Процесс (на НЗМП) состоит из двух последовательных реакций:
10. обменная реакция между сульфонатом аммония и гидроксидом кальция.
2R-C2H4-SO3NH4 + Ca (OH)2 ® R-C6H4-SO3 – Ca – SO3 – R-C6H4 + 2NH3 + 2H2O.
11. карбонатация сульфоната кальция с промотором – уксусной кислотой с получением высокощелочного сульфоната кальция.
R-C6H4-SO3-Ca-SO3-Н 4С6-R + Ca (OH)2 + CO2 + CH3COOH ®
R-C6H4-SO3-Ca-SO3-H 4C6-R- [(CaCO3) mCa(OH)2] n
Присадка ПМС представляет собой многозольный сульфат кальция или бария. Процесс ее производства был рассмотрен ранее для НЗМП, где она получается из полуфабриката – сульфоната аммония. В общем виде процесс производства ПМС состоит из следующих стадий: сульфирования нефтяного масла, нейтрализации сульфированного масла водным раствором аммиака с последующим отделением водорастворимых солей и смол, получения нейтрального сульфоната кальция обменной реакцией с гидроксидом кальция, карбонатации (карбонилирования – термин Черножукова) продукта диоксидом углерода, отгона воды, растворителя и очистки присадки от механических примесей.
Принципиальная схема установки по производству присадки ПМС приведена на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Принципиальная схема установки по производству присадки ПМС.
Аппараты: 1 – пленочный реактор-сульфуратор; 2, 4 – отстойники;
3, 5 – реакторы для нейтрализации; 6 – стабилизатор; 7 – абсорбер; 8 – центрифуга;
9 – отгонная колонна.
Потоки: I – кислое масло после первой ступени сульфирования;
II – свежий контактный газ; III – вода; IV – отработанный контактный газ;
V – сульфированное масло; VI – отходы; VII – аммиачная вода;
VIII – бензин; IX – водный раствор солей и смолы;
X – раствор нейтрального сульфоната аммония; XI – известь-пушонка;
XII – промотор (уксусная кислота); XIII – диоксид углерода; XIV – присадка ПМС.
Масло ДС-14 (ДС-11 или АС-5) сульфируют контактным газом в скребковых аппаратах типа «Вотатор», затем в пленочных роторных реакторах непрерывного действия 1. Температура сульфирования не превышает 55оС. Образующиеся сульфокислоты нейтрализуют водным раствором аммиака (4-8 %-ным), можно и известковым молоком, но аммиаком удобнее. Процесс осуществляется в реакторе 3 при температуре 50-70оС и непрерывном перемешивании. Расход аммиачной воды поддерживается автоматически при заданном рН нейтрализуемой среды 6-8. Для понижения вязкости сырья в реактор добавляют бензин (30-50 % на сырье).
Описанные выше масла – базовые, используются для производства моторных масел. ДС-14 (М-14) – смесь дистиллятного и остаточного (не менее 40 %) масел, ДС-11 (М-11) – смесь дистиллятного и остаточного (не менее 30%), АС-5 – дистиллятное.
Нейтрализованный продукт (смесь сульфоната аммония с бензином и водой) поступает в отстойник 4, где нижний водный слой (раствор водорастворимых солей) дренируется в канализацию. Верхний слой (бензино-масляный раствор нейтрального сульфоната аммония) поступает в реактор 5 для проведения обменной реакции с гидроксидом кальция или известью-пушонкой. Процесс проводится при температуре 70-80оС, смесь продуктов непрерывно откачивается в стабилизатор 6 качества нейтрального сульфоната, где заканчивается обменная реакция.
В стабилизаторе 6 проводится и реакция карбонатации (карбонилирования), для чего в аппарат закачивают уксусную кислоту (промотор) и через барботер подают смесь двуокиси углерода и инертного газа (для перемешивания и отдувки аммиака). Возможно и непрерывное карбонилирование продукта диоксидом углерода в двух последовательных винтовых реакторах «идеального смешения» при 85-90оС. Пары аммиака, бензина и воды вместе с инертным газом поступают в абсорбер 7, орошаемый постоянно циркулирующей аммиачной водой. Присадку очищают от механических примесей в растворе бензина сначала на центрифуге 8, затем в сепараторах (нет на схеме). Заключительной стадией является отгон растворителя от присадки в колонне 9.
Алкилфенольные присадки
Алкилфенольные присадки (табл. 3.2, 3.3) являются наиболее распространенным и широко применяемым типом детергентно-диспергирующих присадок. Это обусловлено доступностью исходного сырья и разнообразием эксплуатационных свойств. этих присадок, которое достигается введением в их состав различных функциональных групп. Помимо моющего действия алкилфенольные присадки могут обладать антиокислительным и противоизносным действием.
| Отечественный ассортимент алкилфенольных присадок ограничивается присадками с низким щелочным числом, с пониженной влагостойкостью и низким содержанием элементов. ЦИАТИМ-339 является одной из старейших присадок, вырабатываемых промышленностью. Представляет собой дисульфидалкилфенолят бария. Присадка улучшает моющие и антикоррозионные свойства моторных масел. Применяется в концентрации 3-6 % мас. | 
Присадка ЦИАТИМ-339
|
ВНИИ НП-360 применяется в моторных маслах старого поколения в концентрации 3,5-6,0 % мас. и придает им моющие, антикоррозионные и противоизносные свойства.
Таблица 3.2
Алкилсалицилатные присадки.
В составе моторных масле им отводится значительное место. Они обладают моющим, антиокислительным, антикоррозионным и антифрикционным действием. Вследствие сложности получения алкилсалицилатные присадки вырабатываются в ограниченном объеме. Ведущим зарубежным производителем этих присадок является фирма Shell, характеристики некоторых из этих присадок приведены в табл. 3.4.
| Алкилсалицилатные присадки представляют собой соли алкилсалициловых кислот, в основном соли кальция. Их изготовляют на основе алкилфенола, полученного алкилированием фенола альфаолефинами. В качестве примера структуры алкилсалицилатной присадки можно привести алкилсалицилат кальция – АСК. Отечественной промышленностью вырабатываются следующие алкилсалицилатные присадки (табл. 3.5): | 
Алкилсалицилат кальция
|
Детерсол Д-50. Концентрат алкилсалицилата кальция в минеральном масле. Присадка обеспечивает моторным маслам антиокислительные свойства при концентрации 0,5 % мас., при концентрации 2 % мас. Придает маслам моющие свойства.
Детерсол Д-140 и Д-180. Растворы карбонатированного алкилсалицилата кальция в масле. Присадки применяются в моторных маслах различного назначения и придают им моющие, нейтрализующие и антиокислительные свойства.
Детерсол-300 – сверхщелочная алкилсалицилатная присадка, представляющая собой стабильную дисперсию карбонатированного алкилсалицилата кальция в масле М-16 (Д-16, базовое масло, содержащее не менее 50 % остаточного). Предназначена для улучшения нейтрализующих, моющих и антиокислительных свойств моторных масел групп Г, Д, Е.
Комплексал-100. Щелочная кальциевая присадка, полученная на сонове смеси алкилсалициловых и сульфокислот. Обладает моющими, диспергирующими и антиокислительными свойствами. Применяют в моторных маслах групп Г, Д и Е.
Таблица 3.4
Антиокислительные присадки
Смазочные масла при работе в двигателях и механизмах находятся в контакте с воздухом при воздействии высоких температур в присутствии металлов. В этих условиях происходит окисление масла, это приводит к образованию продуктов кислого характера, которые способствуют коррозии металлических деталей и образованию углеродистых отложений, а это, в свою очередь, ведет к нарушению нормальной работы механизмов и ограничению ресурса работы смазочных масел.
Процесс окисления смазочных масел предотвращают путем введения в их состав антиокислительных присадок - ингибиторов. Они действуют в двух направлениях: одни разрушают свободные радикалы, тем самым разрывая окислительную цепь, другие взаимодействуют с пероксидами, образующимися в процессе окисления. Типичными антиокислителями, работающими по первому механизму, являются пространственно затрудненные фенолы и ароматические амины. Эффективность фенольных антиокислителей зависит от их строения: она возрастает, если алкильные группы замещаются две в орто- и одна в пара- положении, и еще более усиливается, если орто- заместителем являются третичные алкильные группы.
Антиокислители фенольного и аминного типа используют, в основном в индустриальных и энергетических маслах. В моторных маслах применяют преимущественно антиокислители, работающие по механизму разрушения пероксидов. К ним относят алкилпроизводные дитиофосфатов металлов ((RO)2P(S)Sme), получаемые при взаимодействии спиртов или (и) алкилфенолов с пентасульфидом фосфора с последующей нейтрализацией. Состав и строение дитиофосфатов определяют их эффективность. Дитиофосфатные антиокислители также придают маслам высокие противоизносные и антикоррозионные свойства, в связи с чем область их применения расширяется. В табл. 3.8 приведены характеристики некоторых импортных дитиофосфатных присадок, а в табл. 3.9 - характеристики некоторых отечественных антиокислителей.
Таблица 3.8
Депрессорные присадки
Способность масел сохранять подвижность определяется их химическим составом, в первую очередь содержанием н-парафинов (см. курс. МОТМ). Удаление этих компонентов нежелательно, так как они обладают высоким значением ИВ. Понизить температуру застывания масел можно введением депрессорных присадок. Снижение температуры застывания достигается благодаря модифицированию кристаллической структуры твердых углеводородов с сохранением подвижности масла.
Депрессорный эффект, оцениваемый разностью температур застывания масла без добавления присадки и с добавлением депрессора, зависит от химического состава масла и характера депрессора.
В качестве депрессорных широко применяют присадки, имеющие длинные алкильные цепи прямолинейного строения. К ним относятся, в частности, продукты алкилирования фенолов и нафталинов хлорированным парафином с числом углеродных атомов более 20, некоторые полимеры полиэфиров и др.
АФК - продукт взаимодействия алкилфенола с гидроксидом кальция. Применяют аналогично присадке АзНИИ-ЦАТИМ-1.
Депрессатор АзНИИ - продукт алкилирования нафталина хлорированным парафином в присутствии хлорида алюминия. Применяется в моторных трансмиссионных и гидравлических маслах в концентрациях до 0,5 % мас.
АзНИИ-ЦИАТИМ-1 - продукт взаимодействия дисульфида алкилфенола с гидроксидом бария (алкилфенол получают алкилированием фенола хлорированным парафином в присутствии хлорида алюминия). Применяется в моторных и трансмиссионных маслах в концентрации 1 % мас.
Все перечисленные присадки подлежат замене на более совершенные присадки аналогичного действия.
ПМА "Д" - 40%-ный раствор в масле И-20А полимеров эфиров метакриловой кислоты и синтетических жирных первичных спиртов. Как депрессатор используют в моторных, трансмиссионных, гидравлических и других маслах в концентрациях до 1 % мас. Присадка обладает также загущающими свойствами, ее применяют в широком ассортименте масел для повышения вязкости и индекса вязкости.
Депресал. Модифицированный продут алкилирования фенола хлорпарафиноам. Применяют аналогично присадке АФК.
Характеристики депрессорных присадок приведены в табл. 3.12.
Таблица 3.12
Вязкостные присадки.
Вязкостные (загущающие) присадки предназначены для повышения вязкости и индекса вязкости масел. Высокоиндексные всесезонные зимние и северные моторные масла получают, в основном, путем загущения маловязких нефтяных базовых масел полимерными и сополимерными присадками. В России в качестве товарных вязкостных присадок используются полиметакрилаты. Другие вязкостные присадки мало применяются.
Что такое загущение, спросит пытливый читатель, оторвавшись от созерцания ножек соседки по парте, или, на худой конец, от чтения основопологающего фелитологического труда Ксирксара "Блаженство аскезы при скачкообразном отказе от нее". Ответим и на этот вопрос.
Нефтяные масла при высоких температурах сильно разжижаются, а при низких теряют подвижность из-за резкого возрастания вязкости. Для масел любого назначения желательны максимально пологая кривая зависимости вязкости от температуры , то есть высокий ИВ. Широкий интервал изменения вязкости масла приводит к ухудшению его некоторых эксплуатационных характеристик. Запуск холодного двигателя затруднен из-за резкого возрастания вязкости, приводящего к уменьшению (или прекращению) подачи масла к узлам трения и к необходимости преодолевать значительное сопротивление в начальный период пуска двигателя. При значительном снижении вязкости (с возрастанием температуры) резко уменьшается несущая способность тонкого слоя масла, разделяющего трущиеся поверхности.
Чем ниже вязкость масла одинаковой химической природы, тем меньше она возрастает с понижением температуры. Однако снижение вязкости масел с целью улучшения их вязкостно-температурных свойств (ВТС) недопустимо из-за необходимости иметь достаточно высокий уровень вязкости при высоких температурах. Значительного улучшения ВТС достигают применением вязкостных присадок. В результате получают так называемые загущенные масла. Масло с определенным уровнем вязкости, обеспечивающее нормальную работу узла трения при максимальном температурном режиме, неработоспособно при низкого увеличения вязкости (рис. 3). В этом случае подбирают маловязкое базовое масло (3-4 мм2/с при 100оС, кривая 3 на рис. 3.6) с хорошими низкотемпературными свойствами и повышают его вязкость до необходимого уровня при высоких температурах (точка А) введением полимерных присадок.
Вязкость загущенного масла при низких температурах изменяется примерно так же, как и маловязкой основы (рис. 3.6, кривая 2).
Рис. 3.6. Изменение ВТС исходных и загущенных масел:
1 - незагущенное высоковязкое масло; 2 - загущенное маловязкое масло;
3 - незагущенное маловязкое масло;
А - минимально допустимый уровень вязкости n2 при высоких температурах;
Б - максимально допустимый уровень вязкости n1 при низких температурах.
Недостатком загущенных масел является низкая стабильность к механическим и термическим воздействиям.
В табл. 3.13 перечисляются физико-химические свойства вязкостных присадок.
Таблица 3.13
Антипенные присадки.
Современные смазочные присадки содержат комплекс присадок различного функционального действия, что способствует повышенному пенообразованию в процессе эксплуатации масел, а также в процессе заполнения заправочных емкостей. Известны случаи выброса смазочных масел. Для предотвращения образования пены или ускорения ее разрушения в масла вводят антипенные присадки - различные соединения: эфиры и соли жирных кислот, фосфорнсодержащиесоединения, фторированные углеводороды, силоксановые полимеры. Последние наиболее часто применяются в маслах, хотя и имеют определенные недостатки: ограниченную растворимость и нестабильность в кислой среде.
Функциональное действие антипенных присадок связывают со снижением поверхностного натяжения на границе раздела жидкости и воздуха.
В качестве примера приведем характеристики антипенной присадки полиметилсилоксана ПМС-200А. Внешний вид - бесцветная маслянистая жидкость. Вязкость при 100оС 40-350 мм2/с; содержание кремния - 36-39 % мас.; механические примеси должны отсутствовать. Температура вспышки в открытом тигле 290оС.
Присадку применяют в маслах в концентрации 0,001-0,005% мас.
Пакеты присадок для автомобильных смазочных масел представляют собой хорошо сбалансированную смесь химических соединений (присадок различного состава и действия), что обеспечивает необходимые эксплуатационные характеристики масел различных классов. В табл. 3.14 приведена характеристика некоторых типов пакетов присадок, промышленное производство которых начато в 1997-98 г.г.
Таблица 3.14
МОТОРНЫЕ МАСЛА
Масла для дизелей
Дизели характеризуются большим разнообразием конструкций, способов смесеобразования, назначений и условий эксплуатации. В связи с этим ассортимент моторных масел для дизелей более обширный, чем для бензиновых двигателей и включает марки, существенно отличающиеся по предъявляемым свойствам. Основными признаками, предопределяющими выбор марки масла являются: тип и назначение дизеля, уровень его форсирования, жесткость условий эксплуатации и качество применяемого топлива. Масла для двигателей грузовых автомобилей, автобусов и тракторов применяют в дизелях этих объектов.
Особенностью моторных дизельных масел является высокий уровень моющих и антикоррозионных свойств. Срок смены масла, который особенно важен для дизельных двигателей, зависит в первую очередь от чистоты поршня и интенсивности изнашивания гильз цилиндров, поршневых колец и подшипников из-за адгезионного и абразивного износа или химической коррозии. Накопление загрязнений в двигателе увеличивает абразивное воздействие. Коррозионный износ зависит от содержания серы в топливе, приводящей к образованию коррозионно-активных серосодержащих кислот.
Специфические высокотемпературные воздействия в поршневой зоне дизельного двигателя требуют применения моющих присадок, способных предотвратить лако- и нагарообразование. Из-за отсутствия надежных лабораторных методов оценки моющего действия и тенденции к осадкообразованию, для определения этих свойств следует применять приемлемые по длительности моторные испытания. Критерием оценки моющих свойств масла служит чистота поршня. Как правило, в дизелях в масло попадает больше твердых продуктов сгорания, чем в бензиновых двигателях. Это особенно характерно для автобусов и небольших транспортных средств, в двигателях которых, как и в двигателях легковых автомобилей, идет интенсивное образование отложений. Эту тенденцию можно снизить применением современных универсальных моторных масел для дизелей и карбюраторных двигателей с высокими диспергирующими свойствами. Однако сроки смены масла в двигателях городских автобусов, где накапливается много загрязнений, должны быть короче, чем в двигателях междугородных автобусов. В течение последних 5 лет отмечается тенденция к увеличению сроков смены масла в целях снижения стоимости эксплуатации.
Высококачественные дизельные моторные масла с увеличенным сроком смены ввиду большой заправки принято очищать фильтрованием или отстаиванием. Масла, применяемые в таких двигателях, должны иметь хорошую фильтруемость и легко отделяться от воды; для этих целей применяют масла специального состава.
Среднеоборотные судовые двигатели работают на тяжелых остаточных топливах с вязкостями до 380 мм2/с при 500С.Масла должны иметь высокую нейтрализующую способность (суммарная щелочность выше 25 мг КОН/г) и сохранять высокие моющие свойства весь период работы масла. Не должно происходить образования отложений и роста вязкости. Поэтому особенно важными для этих масел являются термическая и окислительная стабильность.
В больших судовых крейцкопфных двигателях цилиндры и привод смазываются отдельно. В отличие от судовых паровых турбин мощность крейкопфных двигателей постоянно растет благодаря применению наддува. Для этих двигателей используют дешевые топлива с повышенным содержанием серы. Высокие нагрузки (мощность цилиндра 1000 л.с.) и применение тяжелых остаточных топлив создают потребность в смазочных маслах с большим запасом диспергирующих и нейтрализующих свойств. Смазка осуществляется путем одноразовой заправки масла. Масло поступает непосредственно к точкам смазывания цилиндра с помощью дозирующего устройства (лубрикатора). Таким образом, масло подвергается термическим и другим воздействиям в течение короткого периода. Несмотря на центрифугирование масла, в нем накапливается значительное количество твердых продуктов сгорания из-за высокого содержания асфальтенов и золы. По этой причине масла для цилиндров требуют высокого запаса щелочности (суммарная щелочность от 40 до 100 мг КОН/г); они должны равномерно растекаться по стенкам цилиндра и сохранять свои свойства в течение всего периода работы. Для смазывания привода требуются тщательно очищенные циркуляционные масла с ингибиторами окисления и антикоррозионными присадками. Кроме того, эти масла должны иметь хорошие водовытесняющие свойства (масла М-16Е-60 и М-20Е-60).
Дизельные масла производят на основе дистиллятных, остаточных и компаундированных базовых масел селективной очистки, получаемых из малосернистых или сернистых нефтей. Для достижения требуемых эксплуатационных свойств в масла вводят многофункциональные присадки или композиции присадок.
Марки масел для автотранспортных дизелей и их свойства показаны в табл. 4.4.
Масла группы В2 предназначенные для мало- и среднефорсированных автотракторных дизелей. Они содержат 7-8% композиций присадок моюще-диспергирующей, антиокислительной, противоизносной, антипенной. В зимний сорт дополнительно вводят депрессорную присадку.
Масло М-8В2 – для малофорсированных безнаддувных автотракторных дизелей в зимних условиях эксплуатации.
Масло М-10В2 – для малофорсированных безнаддувных автотракторных дизелей в летних условиях эксплуатации.
Масла группы Г2 предназначены для высокофорсированных дизелей в тяжелых условиях работы. В масла добавляют до 14% присадок той же композиции, что и для масел группы В2. Большее содержание присадок несколько улучшает моюще-диспергирующие и вязкостно-температурные свойства.
Таблица 4.4
Стандарт
Год введения
Стандарта
Предельно допустимое содержание, г (кВт.ч)
Для достижения результатов по выбросам, представленных в таблицах, в международных стандартах API (США) и АСЕА (Западная Европа) введены новые классы масел с высшими эксплуатационными свойствами: API SL и АСЕА А4пп, А5-02 (бензиновые двигатели), АСЕА В4-02, АСЕА В5-02 (дизели легковых автомобилей), APICI. АСЕА Е5-02 (тяжелые дизели). В настоящее время масла этих классов поставляются на мировой рынок. По выбросам они соответствуют Евро 3.
Эксплуатационные свойства отечественных смазочных материалов не отвечают экологическим требованиям по выбросу вредных веществ зарубежному уровню. В России в настоящее время массовыми являются моторные масла, относящиеся по выбросам к норме Евро 0.
Предполагается в 2004-2005 г.г. наладить выпуск автомобилей, удовлетворяющих нормам Комитета по внутреннему транспорту Европейской экономической комиссии ООН (Евро-2, Евро-3), а к 2008-2009 г.г. – Евро-4.
Резкое повышение требований к моторным маслам способствует значительному возрастанию роли базовых масел, поскольку они играют ключевую роль в достижении таких показателей, как экономия топлива и сроки потребления масла.
На протяжении многих лет улучшение качества смазочных масел различного назначения достигалось в основном за счет применения новых высокоэффективных присадок. В настоящее время, наряду с этим, не менее важным направлением в получении товарных масел стало значительное улучшение качества (прежде всего, вязкостно-температурных свойств и испаряемости) базовых масел.
Применение стабильной высокоиндексной базы обеспечивает такое улучшение эксплуатационных характеристик товарных масел, которое не достигается ни применением новых многофункциональных присадок, ни загущением масел высокополимерными добавками.
В зарубежной практике наряду с использованием процессов экстракции высокоиндексных масел (И.В. 90-110) из отборных масляных нефтей (венесуэльской, пенсильванской, кувейтской и других) все более широкое применение в последние годы получают процессы производства синтетических базовых масел, а в производстве нефтяной базы – процессы гидрооблагораживания (в сочетании с экстракционными), гидрокрекинга и гидроизомеризации с достижением значения индекса вязкости базовых масел (И.В.) - 130-150.
В соответствии с классификацией АРI базовые масла разделяются на пять групп в зависимости от индекса вязкости, содержания насыщенных соединений, серы и от технологии производства (таблица 4.7).
Таблица 4.7
ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ МАСЛА
Наименование показателя
Значение для марки
Однородная прозрачная жидкость
О т с у т с т в и е
С л е д ы
Таблица 4.17
Масла для прокатных станов
Современные прокатные станы оборудованы циркуляционными смазочными системами с трубопроводами большой протяженностью. Из-за различной протяженности и сечений, а также возможного попадания воды в смазочную систему к маслам предъявляются высокие требования по антиокислительным свойствам и деэмульгирующей способности.
Специфические условия эксплуатации ПЖТ прокатных станов (нагрузки до 40 МПа, скорости до 100 м/с, обводнении до 10%, каталитическое влияние металлов, компонентов антифрикционного сплава бабита при температурах до 1600С) определяли жесткие требования к маслам: высокая несущая способность и вязкостно-температурные свойства, хорошие защитные, антиокислительные, деэмульгирующие и противопенные свойства.
В зависимости от условий эксплуатации ПЖТ применяются масла без присадок и легированные (таблица 4.19). Масла без присадок - это остаточные из малосернистых нефтей или их смесь с дистиллятными маслами общего назначения; из сернистых нефтей (вапора облегченные) и остаточные масла ПС-28 из сернистых нефтей и И-460А из западносибирских нефтей глубокой селективной очистки. Они взаимозаменяемы, применяются для смазывания тяжелонагруженных узлов прокатного оборудования и редукторов. Масло П-40 высоковязкое остаточное масло для редукторов тяжелых прокатных станов.
На основе химмотологических исследований с испытаниями на прокатных станах в стендовых и промышленных условиях разработана специальная серия легированных масел из четырех марок – И46ПВ, И220ПВ, И320ПВ и И460ПВ, по эксплуатационным свойствам не уступающих лучшим импортным аналогам ведущих фирм: Mobil, Shell, Britich Petroleum. В качестве базовых масел используются глубокоочищенные дистиллятные и остаточные масла селективной очистки, в основном из сернистых нефтей с включением присадок, улучшающих защитные, антиокислительные, деэмульгирующие и антипенные свойства.
Масло И-100Р(с) (см. табл. 4.19) кроме того с улучшенными противозадирными и депрессорными свойствами.
Трансмиссионные масла
Трансмиссионные масла предназначены для применения в узлах трения агрегатов трансмиссий легковых и грузовых автомобилей, автобусов, тракторов, тепловозов, дорожно-строительных и других машин, а также в различных зубчатых и червячных передачах промышленного оборудования.
В агрегатах трансмиссий смазочное масло является неотъемлемым элементом конструкции. Способность масла выполнять и длительно сохранять функции конструкционного материала определяются его эксплуатационными свойствами. Общие требования к трансмиссионным маслам определяются конструкционными особенностями, назначением и условиями эксплуатации агрегата трансмиссии.
Трансмиссионные масла работают в режимах высоких скоростей скольжения, давлений и широком диапазоне температур. Их пусковые свойства и длительная работоспособность должны обеспечиваться в интервале температур от 60 до 1500С. Поэтому к трансмиссионным маслам предъявляют довольно жесткие требования.
Требуемые эксплуатационные свойства обеспечиваются введением в базовое масло функциональных присадок: депрессорной, противозадирной, противоизносной, антиокислительной, антикоррозионной, противоржавейной, антипенной и др.
Трансмиссионные масла без присадок в последние годы применяют чрезвычайно редко (для устаревшей техники) и их производство осуществляется по заказу.
Моторно-трансмиссионное масло МТ-8п – масло селективной очистки из сернистых нефтей. Применяют масло в планетарных передачах гусеничных машин и в системах гидроуправления специальных машин.
Масло ТСзп-8 – маловязкое низкозастывающее, загущенное стойкой против деструкции вязкостной присадкой. Применяется для смазывания агрегатов трансмиссий, имеющих планетарные редукторы коробок передач.
Масло ТСз-9гип – смесь высоковязкого и маловязкого низкозастывающего нефтяных масел, загущенная вязкостной полимерной присадкой, стойкой против деструкции. Масло работоспособно в широком интервале температур от 50 до 1300С в различных автомобильных трансмиссиях, включая и гипоидные передачи.
Масло ТСп-10 – из малосернистых нефтей, при этом используют высоковязкий остаточный деасфальтированный компонент и маловязкий дистиллятный компонент с низкой температурой застывания. Масло применяют всесезонно в Северных районах и как зимнее в средних климатических зонах для смазывания прямозубых, спирально-конических и червячных передач, работающих при контактных напряжениях до 1500-2000 МПа и температурах масла в объеме до 100-1100С.
Вязкие легированные трансмиссионные масла класса 18 по классификации наиболее широко представлены по объемам производства и потребления (таблица 4.21). Это нефтяные высоковязкие масла с композицией присадок. Область применения охватывает все грузовые и легковые автомобили, тракторы, дорожно-строительные машины и др.
Таблица 4.21.
МАСЛА РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Масла различного назначения, характеризуемые специфическими свойствами, составляют большой ассортимент нефтепродуктов, наиболее значимые из них: энергетические, технологические, приборные, а также белые масла.
Энергетические масла
В группу энергетических масел в России принято включать турбинные, электроизоляционные и компрессорные масла.
Турбинные масла
Турбинные масла предназначены для смазывания и охлаждения подшипников различных турбоагрегатов паровых и газовых турбин, гидротурбин, турбокомпрессорных машин.
Турбинные масла должны обладать хорошей стабильностью против окисления, не выделять при длительной работе осадков, не образовывать стойкой эмульсии с водой, защищать поверхность стальных деталей от коррозии. Поэтому базовые масла производятся из высококачественных нефтей при глубокой очистке, в которые вводятся соответствующие требованиям функциональные присадки.
Согласно правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации нефтяное турбинное масло в паровых турбинах, в питательных электротурбонасосах должно удовлетворять следующим нормам:
- кислотное число не более 0,3 мг КОН/г;
- отсутствие воды;
- отсутствие видимого шлама и механических примесей;
- отсутствие растворенного шлама;
- после окисления по методу 981-75 кислотное число должно быть не более 0,8 мг КОН/г, массовая доля осадка не более 0,15%;
- контроль по противоржавейным свойствам, допускается введение антиокислительной и противоржавейной присадок с целью продления срока службы масла при тщательном контроле этих показателей.
В таблице 4.22 приводится характеристика турбинных масел.
Масла Тп-22С, Тп-22Б, Тп-30 и Тп-46 производятся из сернистых парафинистых нефтей селективной очистки с введением функциональных присадок. Наиболее распространенное масло Тп-22С применяется в высокооборотных паровых турбинах, в центробежных и турбокомпрессорах в тех случаях, когда вязкость масла обеспечивает необходимые противоизносные свойства. Масло Тп-22Б по сравнению с маслом Тп-22С обладает усиленными антиокислительными свойствами, большим сроком службы, меньшей склонностью к осадкообразованию. Масло Тп-30 применяют для гидротурбин, некоторых турбо- и центробежных компрессоров. Масло Тп-46 применяют для судовых паросиловых установок с тяжелонагруженными редукторами и вспомогательных механизмах.
Масла Т22, Т30, Т46, Т57 производят из высококачественных малосернистых безпарафинистых бакинских нефтей путем кислотной очистки оптимальной глубины и не содержат присадок.
В таблице 4.23 приводится характеристика масла для судовых газовых турбин. Это масло изготавливают из трансформаторного масла с добавлением противозадирной и антиокислительной присадок. Предназначено для смазывания и охлаждения редукторов и подшипников судовых газовых турбин.
Таблица 4.22
Трансформаторные масла
Трансформаторные масла применяют для заливки силовых и измерительных трансформаторов, реакторного оборудования и масляных выключателей. Электроизоляционные свойства масел определяются в основном тангенсом угла диэлектрических потерь.
Диэлектрическая прочность масел определяется наличием волокон и воды, поэтому последние должны полностью отсутствовать. Низкая температура застывания масел
(-450С и ниже) необходима для сохранения их подвижности в условиях низких температур. Для обеспечения эффективного отвода тепла масла должны обладать наименьшей вязкостью при температуре вспышки не ниже 95, 125, 135 и 150 0С для разных марок.
Наиболее важное свойство трансформаторных масел – способность против окисления, т.е. способность масла сохранять параметры при длительной работе, для чего они ингибированы антиокислительной присадкой – 2,6-дитретичным бутилпаракрезолом (так наз. ионол, агидол-1 и др.). Действие присадки тем эффективнее, чем длительнее индукционный период окисления масла и эта эффективность зависит от углеводородного состава масла и наличия примесей неуглеводородных соединений (азотистых оснований, нафтеновых кислот, кислородсодержащих соединений окисления масла), промотирующих окисление масла.
Трансформаторные масла работают в сравнительно "мягких" условиях – температура верхних слоев при перегрузках не должна превышать 950С.
Трансформаторные масла должны отвечать требованиям Международной электротехнической комиссии (МЭК-1125Б), согласно которой трансформаторные масла, в зависимости от температуры застывания ( -30 0С, -45 0С и – 60 0С) подразделяются на три класса I, II, III. Буква А в обозначении класса указывает, что в масле содержится ингибитор (табл. 4.24).
Таблица 4.24
Требования МЭК к трансформаторным маслам
| Показатель | Метод испытаний | Требования к классам | |
| II, II A | III, III A | ||
| Кинематическая вязкость, мм2/с: | ISO 3104 | ||
| при 40 0С | £11,0 | £ 3,5 | |
| при – 30 0С | £ 1800 | - | |
| при – 40 0С | 150 | ||
| Температура вспышки, 0С, не ниже | ISO 2719 | 130 | 95 |
| Температура вспышки, 0С, не выше | ISO 3061 | -45 | -60 |
| Внешний вид | Определяется визуально в проходящем свете при комнатной температуре и толщине 10 см | Прозрачная жидкость, не содержащая осадка и взвешенных частиц | |
| Плотность, кг/дм3, не более | ISO 3675 | 0,895 | |
| Поверхностное натяжение при 25 0С | ISO 6295 | См. прим.1 | |
| Кислотное число, мг КОН/г, не более | П. 7.7 МЭК 296 | 0,03 | |
| Коррозионная сера | ISO 5662 | Не коррозионно | |
| Содержание воды, мг/г | МЭК 733 | См. прим. 2 | |
| Содержание антиокислительных присадок | МЭК 666 | Для классов II, III – отсутствие, Для классов II А, IIIА, см. прим. 3 | |
| Окислительная стабильность: |
| ||
| - кислотное число, мг КОН/г | МЭК 1125А для классов II, III | 0,4 | |
| - массовая доля осадка, % | 0,1 | ||
| - индукционный период, ч | МЭК 1125В для классов IIА и IIIА | См. прим. 4 | |
Окончание табл. 4.26
| Показатель | Метод испытаний | Требования к классам | |
| II, II A | III, III A | ||
| Пробивное напряжение, кВ, не менее: | МЭК 156 |
| |
| - в состоянии поставки | 30 | ||
| - после обработки | 50, см. прим. 5 | ||
| Тангенс угла диэлектрических потерь при 900С и 40-60 Гц, не более | МЭК 247 | 0,005 | |
Примечания.
Спецификация не нормирует это показатель, хотя некоторые национальные стандарты включают требование не менее 40. 103 Н/м.
Спецификация не нормирует этот показатель, хотя в некоторых странах существуют нормы 30 мг/кг при отгрузке партией и 40 мг/кг при отгрузке в бочках.
Тип и содержание антиокислителя согласовываются между поставщиком и потребителем.
Спецификация не нормирует этот показатель. Известно, что хорошие масла имеют индукционный период более 120 ч.
Результат показывает, что загрязнения можно легко удалить обычными средствами обработки.
Прочие масла
Конденсаторные иасла
Конденсаторные масла применяют для заливки и пропитки изоляции бумажно-масляных конденсаторов, используемых в электро- и радиотехнике. Особенно важны для этих масел хорошие диэлектрические свойства, которые обеспечиваются высоким удельным электрическим сопротивлением и низким тангенсом угла диэлектрических потерь при частотах 50 и 1000 Гц.
Кабельные масла
Кабельные масла служат пропиточной и изолирующей средой в маслонаполненных кабелях. Они должны обладать хорошими диэлектрическими свойствами – низким тангенсом угла диэлектрических потерь, высокой устойчивостью к воздействию ионизированного электрическим полем газа (газостойкостью), стабильностью электрических свойств при длительном нагревании.
Компрессорные масла
В зависимости от областей применения и предъявляемых требований компрессорные масла подразделяют на классы:
- для поршневых и ротационных компрессоров,
- для турбокомпрессорных машин,
- для холодильных компрессоров.
Масла для турбокомпрессоров
Для смазывания центробежных и турбокомпрессорных машин в основном применяют турбинные масла, среди которых наиболее распространенные для этой цели масла Тп-22С и Тп-22Б. В турбокомпрессорах, спаренных с высоконагруженными редукторами, условия работы часто диктуют применение более вязкого, специально разработанного компрессорного масла Кп-8С, обеспечивающего устойчивость к образованию осадка и хорошую антиокислительную стабильность.
Примечания.
1. Для масла ХФ-12-16 температура хлопьеобразования с хладоном 12 не выше –500С.
2. Для всех масел содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды – отсутствие.
ХА-30 – смесь дистиллятного и остаточного нефтяного масла;
ХФ 12-16 – нефтяное масло с антиокислительной присадкой;
ХФ 22-24 – нефтяное загущенное масло;
ХФ 22С-16 – синтетическое масло с антиокислительной присадкой;
ХС-40 – синтетическое масло;
ХМ-35 – нефтяное масло.
Температура хлопьеобразования в растворе хладона R-12 составляет для масел:
ХФ 12-16 – минус 500С;
ХА-30 – минус 400С;
ХС-40 – минус 550С;
ХФ 12-16 – минус 500С.
Необходимо контролировать агрессивность смесей хладоагента с маслом по отношению к металлам и другим материалам холодильных машин.
Специфические условия применения и, соответственно, особенности требований к качеству энергетических масел потребовали разработки технологии и организации производства не только масел на нефтяной основе, но и на синтетической основе, которые обеспечивают долговечность и надежность работы системы.
Белые масла
Белые масла - это глубокодеароматизированные, химически инертные нефтепродукты без цвета, запаха и вкуса. Такое качество масел достигается очень высокой степенью очистки высококачественных нефтей нафтенового или парафинового основания с применением процессов глубокого сульфирования или гидрирования в жестких условиях.
Широко известны белые масла: вазелиновое медицинское по ГОСТ 3164-78 – прозрачная жидкость, не флуоресцирующая при дневном свете. Применяют для приготовления жидких мазей, используют как растворитель различных препаратов для инъекций и в качестве пеногасителя при производстве пенициллина. Хорошо растворяется в эфире, хлороформе, бензине.
Наряду с указанными в табл. 4.29 показателями качества вазелиновое медицинское масло для электронной промышленности должно обладать рядом электрофизических свойств:
- удельное объёмное электрическое сопротивление при 100 оС, Ом-см, не менее - 1· 10 13;
- тангенс угла диэлектрических потерь при 100 оС и 100 Гц, не более – 0,001;
- пробивное напряжение электрического поля при 20 оС и 50 Гц, кВ, не менее – 50;
- диэлектрическая проницаемость при 20 оС и 1000 Гц - 2,0 – 2,4.
Парфюмерное масло по ГОСТ 4225-76 – бесцветная жидкость, отличающаяся от вазелинового медицинского масла более низким уровнем вязкости. Применяется для смазки узлов машин и механизмов, где возможен контакт с пищевыми продуктами, а также в косметических препаратах.
Среди белых технических масел наименее вязким является бесцветное низкозастывающее нафтеновое масло НМР-12 по ТУ 38.101737-78, применяемое в качестве растворителя инициатора реакции полимеризации этилена. Оно характеризуется вязкостью 10-13,5 мм2/с при 50 0С и температурой застывания минус 40 0С, температурой вспышки 155 0С.
В сельском хозяйстве в качестве растворителя и диспергатора инсектицидов, для приготовления вакцин в ветеринарии по ТУ 38.401764-89 выпускают синтетическое белое масло МЦ для биопрепаратов, а по ТУ 0253-003-00151911-93 – минеральное масло МКД для дефектоскопии.
Разработана серия маловязких деароматизированных экологически чистых масел для биопрепаратов по ТУ 0253-002-00151911-93 - "Масла вакцинные", в которые включены масла марки:
М (маловязкое 8,5 мм2/с при 20 ОС), называемое "Масло для противоящурных препаратов" по ТУ 38.101884-84 (табл.1);
С (средневязкое 11-20 мм2/с при 20 ОС), называемое "Масло для универсального адъюванта" по ТУ 38.1011224-89;
В (вязкое 18-27 мм2/с при 20 ОС), называемое "Вакцинное масло "В" по ТУ 38.401139-93, которое кроме прямого назначения рекомендовано к применению в медицине и косметике (табл.1).
Таблица 4.29
Характеристика белых масел
| Наименование показателей | Вазели-новое медицинское | Парфюмерное | Масла для противоящурных биопрепаратов | вакцинное масло "В" |
| Плотность при 20 0С, кг/м3 | 870 - 890 | ≤ 880 | ||
| Кинематическая вязкость, мм2/с | ||||
| при 20 0С | не > 8,5 | 18,0 – 27,0 | ||
| при 50 0С | 28,0 – 38,5 | 16,5 – 23,0 | ||
| Температура, 0С: | ||||
| - вспышки в открытом тигле | 180 | не < 110 | не < 140 | |
| - вспышки в закрытом тигле | 185 | |||
| - застывания | - 5 | - 8 | не > 0 | не > - 40 |
| Содержание, % масс., не более: | ||||
| - ароматических углеводородов | 2 | 0,5 | ||
| - серы | 0тсутствие | 0,04 | 0,001 | 0,0002 |
| Йодное число, г i2 на 100 г масла, не более | 0,1 | 0тсутствие | ||
| Кислотное число, мг КОН на 1 г масла, не более | 0,01 | 0,1 | 0тсутствие | |
| Зольность, % не более | 0,005 | 0,004 | ||
| Цвет, ед. КНС, не более | 6,0 | 6,0 | ||
| Запах | 0тсутствие |
Маловязкие масла и рабочие жидкости
Жидкость СЖФ-9 (ТУ 38.1011253-89) - смазочная формовочная для модельной оснастки применяется в качестве антифрикционного покрытия в литейных производствах автомобильной промышленности.
Смазка технологическая СТАЛ-2,5, СТАЛ-3 (ТУ 0254-010-00151911-95) используется для холодной прокатки алюминиевых сплавов).
Индустриальные масла многоцелевого назначения ИМП-5 (ТУ 38.1011293-90) и ИМПп-5 предназначенны для смазывания и охлаждения легконагруженных высокоскоростных вращающихся механизмов, в том числе шпиндельных узлов с подшипниками скольжения и качения, кулачковых систем и т.п., для охлаждения режущего инструмента и смывки стружки при обработке резанием, точением, сверлением сплавов цветных металлов и сталей с низким содержанием углерода в автоматических и полуавтоматических металлорежущих станков.
Рабочая жидкость РЖ-3 (ТУ 38.101964-83) применяются для электроэрозионных станков малой мощности.
Рабочие жидкости РЖ-3 и РЖ-8 используются в качестве СОЖ на токарных и доводочных операциях механосборочных производств.
Гидравлические масла (рабочие жидкости для гидравлических систем) служат для передачи механической энергии от ее источника к месту использования с изменением значения или направления приложенной силы.
Гидравлические масла по назначению делят в соответствии с областью применения:
для летательных аппаратов, мобильной наземной, речной и морской техники;
для гидротормозных и амортизаторных устройств различных машин;
для гидроприводов, гидропередач и циркуляционных масляных систем различных агрегатов, машин и механизмов, составляющих оборудование промышленных предприятий.
С целью удовлетворения требований, продиктованных тенденциями развития гидроприводов, современные рабочие жидкости для них должны обладать определенными характеристиками:
иметь оптимальный уровень вязкости и хорошие вязкостно-температурные свойства в широком диапазоне температур, т.е. высокий индекс вязкости;
отличаться высоким антиокислительным потенциалом, а также термической и химической стабильностью, обеспечивающими длительную бессменную работу жидкости в гидросистеме;
защищать детали гидропривода от коррозии;
обладать хорошей фильтруемостью;
иметь необходимые деаэрирующие и антипенные свойства;
предохранять детали гидросистемы от износа;
быть совместимыми с материалами гидросистемы.
Большинство массовых сортов гидравлических масел вырабатывают на основе хорошо очищенных базовых масел, получаемых из рядовых нефтяных фракций с использованием современных технологических процессов.
Физико-химические и эксплуатационные свойства современных гидравлических масел значительно улучшаются при введении в них функциональных присадок – антиокислительных, антикоррозионных, противоизносных, антипенных и др.
По вязкостным свойствам гидравлические масла условно делятся на следующие:
маловязкие – классы вязкости с 5 по15 мм2/с;
средневязкие – классы вязкости 22 и 32 мм2/с;
вязкие – классы вязкости с 46 по 150 мм2/с.
ТВЕРДЫЕ НЕФТЕПРОДУКТЫ
К твердым относят нефтепродукты, выделяемые из нефти при получении масел (парафины, церезины, воски), а также получаемые процессами термохимического превращения тяжелых фракций нефти (битумов, кокса).
Антифрикционные
(предназначены для снижения износа и трения сопряженных деталей)
Узлы трения, работающие при температуре до 70оС.
Узлы трения, работающие при температуре до 110оС.
Узлы трения, работающие при температуре от -30 до 130оС в условиях повышенной влажности среды; в достаточно мощных механизмах обеспечивают работоспособность узлов при температуре -40оС.
Узлы трения, работающие при температуре свыше 150оС
Узлы трения, работающие при температуре ниже -40оС
Подшипники качения при контактных напряжениях 250 кПа и подшипники скольжения при удельных нагрузках более 15 кПа; содержат противозадирные и противоизносные присадки или твердые добавки.
Узлы трения, имеющие контакт с агрессивными средами.
Узлы трения приборов и точных механизмов.
Зубчатые и винтовые передачи всех видов
Сопряжение поверхности с целью облегчения сборки, предотвращения задиров и ускорения приработки.
Окончание табл. 5.1
| Подгруппа | Области применения | Примеры | ||
| Узкоспециализированные (отраслевые) смазки | Узлы трения, смазки для которых должны удовлетворять дополнительным требованиям, не предусмотренным в вышеперечисленных подгруппах (прокачиваемость, эмульгируемость, искрогашение и т.д.). | ВНИИНП-242; ЛДС-1; ЛДС-3; ЭШ-176; СВЭМ. | ||
| Брикетные | Узлы и поверхности скольжения с устройствами для использования смазок в виде брикетов. | |||
|
Консервационные (предотвращение коррозии металлических изделий и механизмов при хранении, транспортировании и эксплуатации) | ||||
|
| Металлические изделия и механизмы всех видов, за исключением стальных канатов и изделий, требующих использования консервационных масел для твердых покрытий. | Пушечная (ПВК); ВНИИСТ-2; ВТВ-1; ПП-95/5; АК; ЗЭС; ПН. | ||
|
Уплотнительные (герметизация зазоров, облегчение сборки и разборки арматуры, сальниковых устройств, резьбовых, разъемных и подвижных соединений, в том числе вакуумных систем) | ||||
| Арматурные | Запорная арматура и сальниковые устройства. | Р-2; Р-113; Р-402; ВНИИНП-263, 291, 292; Вакуумная; Замазка вакуумная; Замазка ЭЗК-3у и т.д. | ||
| Резьбовые | Резьбовые соединения | |||
| Вакуумные | Подвижные и разъемные соединения и уплотнения вакуумных систем. | |||
|
Канатные (предотвращение износа и коррозии стальных канатов) | ||||
|
| Стальные канаты и тросы, органические сердечники стальных канатов. | Канатная 39У; БОЗ-1; Торсиол-35Б; Торсиол-35Э и т.д. | ||
Антифрикционные (около 70 марок, самая большая группа). Применяются для смазывания грубых и высоконагруженных узлов трения транспортных средств (подвесок ходовых частей, рессор), горнодобывающего оборудования, различных узлов индустриальных механизмов (конвейеров, сельскохозяйственных машин), подшипников, электродвигателей и т.д. К ним относятся солидол, Литол-24, Фиол-1, ЦИАТИМ-221 и др.
Защитные, или консервационные, смазки. Служат для предохранения металлических поверхностей от коррозии, кожаных изделий от высыхания и гниения. Эти смазки наносят на металлические поверхности в нагретом до 100-110оС состоянии, а при расконсервации смывают органическим растворителем или горячей водой. наиболее известные представители - Мовиль, Мольвин-МЛ, используемые для защиты от коррозии внутренних труднодоступных поверхностей кузовов автомобилей.
Уплотнительные смазки (14 марок) применяют в качестве уплотнительной среды в резьбовых соединениях, трубопроводной и запорной аппаратуре, в узлах соединения вакуумных систем и т.д.
Канатные смазки - влагостойкие и низкозастывающие, рассчитанные для работы при -50оС, используемые для пропитки сердечников силовых стальных канатов, а также при их изготовлении и эксплуатации в горнодобывающем и подъемно-транспортном оборудовании.
Также среди антифрикционных рассматриваются:
· автомобильные смазки (Литин-2; АМ-карданная; Литол 459/5; ЛСЦ-15 и пр.);
· железнодорожные смазки (ЛЗ-ЦНИИ; ЖРО; Кулисная ЖК; ЦНИИ-КЗ; ЖТ-72 и пр.);
· морские смазки (АМС-1; АМС-3; МС-70; МУС-3А; МЗ);
· авиационные смазки (Эра; АТЛАНТА; Сапфир; СЭДА; Свинцоль-01; НК-50; № 9);
· индустриальные смазки (Униол-2М/2; ИП-1(Л, З); ЛКС-2 и т.п.);
· буровые смазки (Долотол Н; Долотол АУ; Долотол НУ; Геол-1; Пластол);
· Электроконтактные смазки (ВНИИНП-248, 502; Электра).
Большая часть смазок как по ассортименту, так и по объемам производств относится к первым двум группам. для приготовления антифрикционных смазок применяют в основном мыльные загустители, для консервационных - углеводородные. С точки зрения применения пластичные смазки наиболее эффективны при высоких температурах и контактных нагрузках, в узлах трения, работающих периодически или с частым изменением направления движения. Смазки хорошо герметизируют узлы трения, при их использовании снижаются затраты на смазочные материалы и обслуживание механизмов.
Также существует классификация по консистенции. По консистенции смазки разделяют на пластичные, полужидкие и твердые. Пластичные и полужидкие смазки представляют собой коллоидные системы, состоящие из дисперсионной среды, дисперсной фазы, а также присадок и добавок. Твердые смазки до отвердения являются суспензиями, дисперсионной средой в которых служит смола или другое связующее вещество и растворитель, а загустителем - дисульфид молибдена, графит, технический углерод и т.п. После отвердения (испарения растворителя) твердые смазки представляют собой золи, обладающие всеми свойствами твердых тел и характеризующиеся низким коэффициентом сухого трения.
За рубежом широко используют классификацию смазок по пенетрации.
Выбор мыла: при прочих равных условиях наиболее крупные волокна характерны для натриевых смазок (до 80 мкм), короткие - для литиевых (2- мкм) и кальциевых (1-3 мкм). Дисперсная фаза алюминиевых смазок образована аморфными микросферическими частицами менее 0,1 мкм.
Для мицелло- и структурообразования важным фактором является температура: коллоидно-химические процессы в производстве смазок происходят при непрерывно изменяющейся температуре и полностью не заканчиваются по завершению их приготовления (при охлаждении до 30-40оС). Поэтому необходимо осуществлять "дозревание" смазок в течение 1-2 дней при покое и комнатной температуре. однако для многих смазок равновесное состояние не достигается и они меняют со временем свойства.
Производство смазок
Формирование структуры мыльных смазок связано с образованием мицелл, последующим построением из них волокон (надмицеллярных структур) и формированием структурного каркаса смазки, придающегоей характерные свойства. Процесс достаточно тонок, несмотря на кажущуюся простоту. Регулирование структуры на каждой стадии неодинаково и зависит от состава дисперсионной среды и введения добавок. На формирование структурных элементов и каркаса смазки влияют тип и концентрация загустителя, состав и свойства дисперсионной среды и содержание ПАВ.
Процессы производства смазок в основном периодические, хотя развиваются полунепрерывные и непрерывные процессы. Периодический процесс производства мыльных смазок состоит из следующих повторяющихся операций: дозировки и загрузки компонентов, омыления жирового сырь и удаления влаги, термомеханического диспергирования загустителя, охлаждения расплава, отделочных операций и расфасовки.
При полунепрерывном производстве одна из стадий производства (чаще всего омыление) является периодической, остальные - непрерывными. К полунепрерывным относят процессы изготовления смазок на готовых порошкообразных мылах. Смешение компонентов осуществляется в аппаратах периодического действия. После тщательного перемешивания однородная дисперсия мыла в масле с целью приготовления расплава смазки проходит через нагревательный аппарат, после чего следуют процессы гомогенизации, фильтрования и деаэрации.
В настоящее время непрерывные схемы реализуются для смазок общего назначения.
Стадии производства.
Основные стадии производства для большинства смазок:
- приготовление загустителя;
- термомеханическое диспергирование загустителя;
- охлаждение расплава;
- отделочные операции.
Подготовка сырья включает предварительное фильтрование или отстаивание жиров и жирных кислот, смешивание масел для получения дисперсионной среды необходимых свойств, приготовление растворов щелочей нужной концентрации.
Приготовление мыл - химический процесс, требующий тщательной дозировки компонентов и строгой последовательности в их загрузке. Обычно самый длительный процесс (до 30 ч при периодических процессах).
На рис. 5.1 приведена схема технологическая схема установки для производства комплексной кальциевой смазки типа униол (антифрикционная термостойкая смазка).
Рис. 5.1. Технологическая схема установки по производству
комплексных кальциевых смазок
Аппараты: 1,3,8,9 - сырьевые емкости; 2,4,7,10 - дозаторы; 5,11 - смесители (реакторы); 6,12,15,19,20,28 - насосы; 13,17,21 - подогреватели; 14,18 - испарительные аппараты; 16 - емкость для присадок; 20,22, 24 - холодильники; 23 - диафрагменный смеситель; 26 - гомогенизатор;
27 - деаэратор.
Потоки: I - нефтяное масло; II - фракция СЖК; III - уксусная кислота; IV - известковое молоко;
V - водяной пар; VI - жидкий теплоноситель; VII - водяные пары к вакуум-насосу;
VIII - раствор ингибитора окисления (дифениламина в масле); IX - смазка на расфасовку;
X - холодная вода.
В смеситель 5 загружают сырьевые компоненты (нефтяное масло, фракцию синтетических жирных кислот и уксусную кислоту). При непрерывном перемешивании смесь нагревают до 90оС и при этой температуре подают 25-30%-ное известковое молоко Са(ОН)2. Насосом 6 однородная суспензия подается в реактор 11, в котором за счет циркуляции теплоносителя поддерживается температура 120-140оС. Дисперсия мыльного загустителя в масле прокачивается насосом 12 через трубчатый подогреватель 13, где при температуре около 180оС полностью завершаются процессы омыления и диспергирования загустителя в масле. Далее расплав поступает в испарительную колонну 14, где в вакууме (39,9-66,5 кПа) удаляется основная часть воды. Обезвоживание можно проводить в одном или двух испарителях, как показано на рис. В испарителе 18 дисперсия подается с температурой 180-200оС и доиспарение влаги осуществляется при более глубоком вакууме.
Термообработка дисперсии при 220-230оС в течение 5-10 мин проходит в скребковом подогревателе, обогреваемом жидким теплоносителем с температурой 270-280оС. В скребковом холодильнике 22 температура снижается до 160-180оС. Перед диафрагменным смесителем 23 предусмотрено введение присадок из емкости 16. В непрерывно действующем холодильнике-кристаллизаторе 24 происходят кристаллизация и охлаждение смазки до 50-60оС. После фильтрования смазки следуют обычные отделочные операции - гомогенизация, деаэрирование и расфасовка.
Процесс приготовления смазки на неорганических загустителях состоит из двух стадий - приготовления загустителя и диспергирования его в масле. Недостатком неорганических загустителей (силикагель, бентонит) является их гидрофобность, то есть отсутствие стойкости к воде. Для получения водостойких смазок силикагель и бентонитовые глины подвергают модифицированию - гидрофобизации. Поверхность частиц силикагеля гидрофобизируют, обрабатывая его полисилоксанами, аминосоединениями, галогензамещенными органическими соединениями. Наиболее эффективна этерификация силикагеля высшими спиртами, например н-бутиловым, осуществляемая, как правило под давлением до 1 МПа и при температуре 190-210оС.
Схема установки для приготовления смазок на осажденном силикагеле состоит из блоков приготовления силикагеля и приготовления смазки.
Процесс приготовления смазки заключается в механическом перемешивании и перетирании гидрофобизированного силикагеля и масла.
Нефтяные растворители
Классификация и обозначения нефтяных растворителей определены стандартом, в соответствии с которым для них установлено единое название - Нефрас, и они отнесены к пяти группам и шести подгруппам.
Группы Нефрас (по углеводородному составу):
П - парафиновые (содержание н-алканов более 50%);
И - изопарафиновые (изоалканов более 50%);
Н - нафтеновые (нафтенов более 50%);
А - ароматические (аренов более 50%);
С - смешанные (каждой группы углеводов менее 50%).
Подгруппы (по содержанию ароматических углеводородов):
| 0 - менее 0,1 % мас.; | 2 - 0,5-2,5 % мас.; | 4 - 5,0-25% мас.; |
| 1 - 0,1 - 0,5 % мас.; | 3 - 2,5-5,0 % мас.; | 5 - 25-50% мас. |
В обозначении растворителей соответственно указывают группу и подгруппу, а также начало и конец кипения (последние две цифры), например Нефрас П1-63/75.
По области применения все растворители можно отнести к промышленным (технологическим) и бытовым.
К промышленным относятся следующие.
Петролейный эфир (Нефрас П0-30/70 и П0-70/100) - легкая бензиновая фракция, выделяемая при первичной перегонке малосернистых парафиновых нефтей и выкипающая в пределах 30-70оС (70-100оС). В ней должны отсутствовать сера, ароматические углеводороды, олефины и вода. Применяется как экстрагент масел и моющая от масел жидкость (в производстве шерсти, бытовой химии), хорошо растворяет парафинонафтеновые углеводороды и поэтому широко используется в лабораторной практике.
Бензин для резиновой промышленности марок БР-1 (Нефрас С3-80/120) и БР-2 (Нефрас С2-80/120). Вырабатывается перегонкой измалосернистых нефтей при их первичной перегонке (БР-1) или из рафинатов каталитическогориформинга бензинов (БР-2). Содержание ароматических в них ограничивается: до 3% мас. (БР-1) и 2,5% мас. (БР-2). Содержание серы - не более 0,02% мас. Эти растворители используют для растворения каучука (приготовления резинового клея) и других операций в производстве резинотехнических изделий и шин.
Уайт-спирит (Нефрас С4-155/200) - один из основных растворителей для лаков и красок. Обладает хорошей испаряемостью и не имеет сильного, резкого запаха. Вырабатывается из специальных малосернистых нефтей при их первичной перегонке. Содержит не более 0,025% серы, 16% аренов и имеет температуру вспышки не ниже 33оС.
Бензин для технических целей (Нефрас С2-50/170) - выделяется из малосернистых нефтей и содержит не более 0,025% серы, незначительное количество ароматических. Используется в производстве искусственной кожи, а также в химчистке одежды.
Экстракционный бензин (Нефрас С3-70/95) - узкая бензиновая фракция из малосенистых парафиновых нефтей с содержанием ароматических не более 2,5% и не более 0,02% серы. Используется как экстрагент при получении эфирных масел из растений, в производстве парфюмерных масел, а также для очистки шерсти в текстильной промышленности.
Сольвент (Нефрас А-120/160) - концентрат ароматических углеводородов (85%), выделенный из смол пиролиза, с небольшим содержанием серы (до 0,1%). Используется в производстве лаков, красок и эмалей.
Растворитель для полимеризации этилена (Нефрас С2-84/92) - узкая бензиновая фракция из малосернистой нефти, имеющая давление насыщенных паров при 70оС не более 560 мм рт. ст. Используется в качестве среды для полимеризации этилена при низком давлении с целью получения полиэтилена низкого давления. При этом играет роль теплоотводящей среды.
Индивидуальные углеводороды. Выделяются при переработке нефти и используются как технологические среды на определенных стадиях этой переработки.
Пропан и изобутан выделяются из углеводородных газов при стабилизации нефти и используются в процессах деасфальтизации гудронов в производстве масел.
Бензол и толуол получают каталитическим риформингом бензиновой фракции и используют как компоненты растворителей (в смеси с метилэтилкетоном, ацетоном) в процессе депарафинизации масляных дистиллятов и обезмасливания гачей и петролатумов.
Нормальные алканы (гексан, гептан, октан), выделенные адсорбцией из бензиновых фракций, чистотой 98-99% используют как вытеснитель (десорбент) в парофазных адсорбционных процессах получения жидких парафинов различного состава.
К бытовым растворителям можно отнести также уайт-спирит, применяемый для приготовления различных мастик, используемых в быту, а также две следующие группы растворителей.
Растворители для инсектицидов (типа "Прима", "Карбазол" и др.). Представляют собой тяжелую бензиновую фракцию, выделенную из моноалкилата и являющуются концентратом (до 90%) изоалканов (Нефрас И1-160/190) или из жидкого парафина с концентрацией н-алканов до 97% (Нефрас П1-190/220). Используются в аэрозольных упаковках как среда, в которой растворен ядовитый инсектицидный препарат. Оба растворители малотоксичны (поэтому и применяются в быту) и обладают хорошей испаряемостью.
Пропелленты - легколетучие углеводороды, выполняющие рольвытеснительной среды из аэрозольных упаковой для парфюмерных веществ (лаков, кремов, красок). Для этого используют пропан-бутановую (или бутан-пентановую) смесь высокой степени очистки (серы до 10 мг/кг), не имеющую запаха. Они используются недавно вместо фреона так как последний вредно воздействует на окружающую среду.
ПРОИЗВОДСТВО БИТУМОВ
К вопросу о названиях. "Асфалес" – по-гречески значит надежный, вечный, а слово "битум" происходит от санскритского "Гвитумен", обозначающего смолу. Это самые древние строительные материалы из известных человечеству. Они отличаются поразительной долговечностью; так, например, в г. Мохенджо-Даро (Пакистан) до сих пор цела облицовка бассейна, выполненная из природного асфальта пять тысяч лет тому назад, а в Сирии – гидроизоляция туннелей под Ефратом и висячих садов дворца Семирамиды, осуществленные еще в XIV веке до н. э.
По данным 1989 г. ведущее место в потреблении битумов занимали США, где оно почти в 2 раза больше, чем в европейских странах. Это объясняется разветвленностью сети дорог и большой нагрузкой автотранспорта. На 1 млн. населения протяженность дорог в США и Канаде составляла около 23 тыс. км., что в 3,5 раза больше, чем в ФРГ. Производство битумов в СССР было меньше, чем в Японии и Франции в 1,3-1,5 раза, Бельгии, Швейцарии, Норвегии и Голландии в 1,6-1,7 раза, ФРГ и Австрии в 2, Канаде в 5,5 и США в 3,9 раза. Доля дорожных покрытий с применением битума в СССР составляла 93-95 % всех усовершенствованных покрытий, на покрытия с применением цементобетона падало лишь 3-5 %.
В этот период потребность в битумах удовлетворялась на 80 %, а по дорожным битумам на 63 %.
Преобладающее количество битумов вырабатывалось на установках средней (200-300 тыс. т/год) и большой (500-1200 тыс. т в год) мощности.
Если рассматривать более близкое время, то в качестве примера потребности в битумах можно привести данные, приведенные на ряде сайтов. Из них видно, что производство битумов является чрезвычайно востребованным и в настоящее время переживает интенсивное развитие. Эти данные приведены в Приложениях 1 и 2 и прежде всего адресованы студентам-экономистам, однако могут быть весьма полезны и студентам-химикам для формирования представлений о назначении продукции, получаемой на изучаемых ими технологических объектов.
Следует отметить, что в этой информации много планов различных предприятий, компании и прогнозов аналитиков. Сейчас внимательный читатель, следящий за событиями в России и за рубежом, может выступить «футурологом» a la Станислав Лем и посмотреть насколько оправданными оказались эти прогнозы.
КЛАССИФИКАЦИЯ БИТУМОВ
Под термином «битум» понимают жидкие, полутвердые или твердые соединения углерода и водорода с небольшим количеством кислород-, серо- азотсодержащих веществ и металлов и значительным содержанием асфальто-смолистых веществ, хорошо растворимых в сероуглероде, хлороформе и других органических растворителях. Битумы могут быть природного происхождения или получены при переработке нефти, торфа, углей и сланцев.
В зависимости от характера применения отечественные битумы подразделяют на группы, подгруппы и марки.
Дорожные битумы разделяют на вязкие и жидкие.
Вязкие битумы используют в качестве вяжущего материала при строительстве и ремонте дорожных покрытий. Основное количество таких битумов в России вырабатывается в соответствии с ГОСТ 22245-90. Его требования приведены в табл. 6.1.
В соответствии с ГОСТ 22245-90 вырабатываются вязкие битумы двух типов БНД и БН. Все битумы маркируются по пенетрации при 25оС (о пенетрации и других малакометрических свойствах подробно см. [5]). При равной пенетрации при 25оС битумы БНД имеют более высокую температуру размягчения, более низкую температуру хрупкости и большие значения пенетрации при 0оС, чем битумы БН. Для битумов БНД устанавливаются требования по дуктильности при 0оС, а требования по дуктильности при 25оС менее строгие в сравнении с битумами БН. Требования к термостабильности битумов БНД более жесткие.
Таблица 6.1.
СОСТАВ БИТУМОВ
Битумы представляют собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов нефти и их гетеропроизводных, содержащих кислород, серу, азот и металлы (ванадий, железо, никель, натрий и др.). Элементный состав битумов (в % мас.) примерно следующий: углерода 80-85, водорода 8,0-11,5, кислорода 0,2-4,0, серы 0,5-7,0, азота 0,2-0,5. В битумах из нефтей месторождений Кавказа содержание еслорода сравнительно высоко, а содержание азота – незначительно.
Содержание серы в битумах, полученных из нефтей различных месторождений, колеблется в широких пределах: из бакинских нефтей – 0,8 %, из туймазинской нефти – 3,0 %, из ромашкинской нефти – 3,5 %.
Химический состав битумов очень сложен, перечень найденных в битуме соединений составляет более 300 названий. Если участь, что малейшие изменения в способе получения, его режиме, сырье ведут к изменению в составе битума, становится ясным, что полная идентификация состава битума невозможна и практически нецелесообразна. Общепризнанна сегодня номенклатура групп компонентов битумов согласно Маркуссону: карбоиды – нерастворимые в сероуглероде; карбены – нерастворимые в четыреххлористом углероде; асфальтены – нерастворимые в парафиновых углеводах; мальтены – растворимые в низкокипящих предельных углеводах, разделяющиеся адсорбционными методами на смолы и масла.
В структурном отношении битум рассматривается как коллоидная система мицеллярного строения с ядром из асфальтенов, стабилизированных смолами в масляной среде. Различие в коллоидных структурах битумов обусловлено не только количественным соотношением компонентов, но и их качественным составом.
Наиболее показательна с точки зрения модификации полимерами классификация битумов согласно А. С. Колбановской по трем типам в зависимости от содержания и соотношения основных структурообразующих компонентов: масел, смол и асфальтенов.
Структура 1 типа представляет собой коагуляционную сетку – каркас из асфальтенов, находящихся в слабоструктурированной смолами дисперсионной среде. Асфальтены, составляющие сетку, взаимодействуют друг с другом полярными лиофобными участками через тонкие прослойки дисперсионной среды. На лиофильной поверхности адсорбируются смолы. Обычно битумы этого типа содержат свыше 25 % асфальтенов, менее 24 % смол и более 50 % масел.
Структура 2 типа представляет собой стабилизированную суспензию асфальтенов в структурированной смолами дисперсионной среде. Асфальтены не связаны между собой, адсорбируют смолы, которые в пленочном состоянии обладают повышенной вязкостью и прочностью. Битумы II типа содержат не более 18 % асфальтенов; свыше 36 % смол и не более 48 % масел.
Структура 3 типа является промежуточной между структурами I и 2 типа. В ней отдельные агрегаты асфальтенов находятся в дисперсной среде, структурированной смолами в меньшей степени, чем среда 2, но в большей, чем среда I типа. Количество асфальтенов в них достаточно велико, чтобы установилось взаимодействие по отдельным полярным участкам, но недостаточно для создания сплошного структурного каркаса. Битумы 3 типа содержат 21-23 % асфальтенов, свыше 30 % смол и до 49 % масел.
Химический состав отдельных компонентов различается в зависимости от технологии получения битумов, природы нефтяного сырья. Эти различия, несомненно, оказывают влияние на свойства, однако соотношение основных структурообразующих компонентов оказывается решающим.
Как показали исследования, в гидроизоляционных композициях более эффективны битумы с повышенным содержанием смол и асфальтенов.
Известно, что битум состоит в основном из трех групп веществ: масел, в том числе ароматической и парафино-нафтеновой природы, смол и асфальтенов (вместе масла и смолы называют еще мальтенами). Битум — сложная дисперсная система, в которой дисперсионной средой являются мальтены, а дисперсной фазой — асфальтены.
По методу Маркуссона (адсорбционное разделение на силикагеле или цеолитах) битумы разделяются на масла, смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды. Часто пользуются делением битума на асфальтены и мальтены, представляющие собой сумму масел и смол.
Масла снижают твердость и температуру размягчения битумов, увеличивают их текучесть и испаряемость. Молекулярная масса масел колеблется в диапазоне 240-800 (обычно 360-500), отношение C : H, характеризующее степень ароматичности, обычно равно 0,55-0,66.
Химический состав масляных компонентов битумов зависит от исходной нефти и исходного сырья для окисления. Так, повышение глубины отбора масляных дистиллятов из мазута снижает содержание парафино-нафтеновых соединений. Длительный нагрев сырья в процессе вакуумной перегонки мазута ведет к уплотнению бициклических ароматических соединений и уменьшению этого компонента в гудроне. Еще более глубокие изменения протекают в процессе окисления сырья.
Характеристика масляных соединений, входящих в состав битумов следующая (вещества именуются соединениями, так как в их состав входят гетероатомы и они, строго говоря, не углеводороды).
Парафиновые соединения нормального и изостроения числом атомов углерода 26 и более имеют плотность 790-820 кг/м3, коэффициент преломления 1,44-1,47, молекулярную массу 240-600, температуру кипения 350-520оС и плавления 56-90оС. Нафтеновые углеводороды содержат от 20 до 35 атомов углерода, плотность их 820-870 кг/м3, коэффициент преломления 1,47-1,49, молекулярную массу 450-500. У ароматических соединений при переходе от моно- к полициклическим боковые алифатические цепи укорачиваются. Моноциклические ароматические соединения, выделенные из битумов, имеют коэффициент преломления 1,49-1,53 и молекулярную массу 450-620, бициклические 1,535-1,590 и 430-600, а полициклические >1,59 и 420-670 соответственно.
Положение в цепи и строение заместителя могут резко влиять на свойства углеводорода, например на температуру плавления и стеклования, вязкость и др. Моноциклические ароматические соединения представляют собой, как правило, молекулы с одним бензольным ядром и более или менее длинными боковыми алкильными цепями. В их составе могут быть от одного до трех нафтеновых колец, а также есироорганические соединения, включающие атомы серы, реже азота и кислорода. Сера обычно входит в состав циклической части молекулы и иногда может служить мостиковой связью. В составе бициклических ароматических соединений присутствуют как гомологи нафталина, так и гомологи бензола, но в них больше соединений, включающих S,N и О.
Смолы при обычной температуре – это твердые вещества красновато-бурого цвета, их плотность 990-1080 кг/м3. Они являются носителями твердости, пластичности и растяжимости битумов. Смолы относятся к высокомолекулярным органическим соединениям циклической и гетероциклической структуры высокой степени конденсации, связанным между собой алифатическими цепями. В их состав входят C,H,S,N,O, металлы. Молекулярная масса смол 300-2500.
Смолы являются промежуточными веществами между маслами и асфальтенами. Переход от смол к асфальтенам сопровождается дальнейшим повышением доли атомов углерода в ароматических структурах и увеличением степени их конденсированности, возрастанием соотношения С : Н. Число атомов углерода в есиверяях, составляющих смолы, доходит до 80-100. По сравнению с асфальтенами число и длина боковых алифатических цепей в смолах больше. Атомное соотношение С : Н обычно равно 0,6-0,8, температура размягчения составляет 35-90оС.
Для отделения смол от асфальтенов используют легкие насыщенные углеводороды С 5-С6, в которых асфальтены не растворяются. Для отделения смол от масел применяют хроматографический метод.
Асфальтены являются продуктами уплотнения смол. Их нельзя рассматривать как чисто полимерные соединения, так как они образуются из сложных смесей исходных веществ, способных к разнообразным превращениям, включающим образование и высокомолекулярных и низкомолекулярных веществ. В свободном виде асфальтены представляют собой твердые неплавящиеся хрупкие вещества черного или бурого цвета. В отличие от других компонентов битумов они нерастворимы в насыщенных углеводородах нормального строения (С5-С6), а также в смешанных полярных растворителях – спиртоэфирных смесях и низкокипящих спиртах, в нефтяных газах (метане, этане, пропане и др.), но легко растворимы в бензоле и его гомологах, сероуглероде, хлороформе и четыреххлористом углероде.
Асфальтогеновые кислоты и их ангидриды – вещества коричнево-серого цвета, густой смолистой консистенции. Асфальтогеновые кислоты легко растворяются в спирте или хлороформе и трудно – в бензине. Плотность из больше 1000 кг/м3. Содержатся в нефтяных битумах в небольших количествах. Асфальтогеновые кислоты и их ангидриды стабилизируют коллоидную структуру битума.
Карбены и карбоиды являются высокоуглеродистыми продуктами высокотемпературной переработки нефти и ее остатков. Карбены нерастворимы в четыреххлористом углероде, карбоиды – в сероуглероде.
Состав битума зависит от природы нефти, состава исходного сырья (нефтяных остатков) и от технологии его производства.
ПРОИЗВОДСТВО БИТУМОВ
Основные способы получения битумов
Для производства нефтяных битумов используют три основных способа.
Концентрирование нефтяных остатков путем перегонки их в вакууме в присутствии водяного пара или инертного газа (при переработке тяжелых асфальтосмолистых нефтей остаточные битумы получают атмосферной перегонкой).
Окисление кислородом воздуха различных нефтяных остатков (мазутов, гудронов, полугудронов, асфальтов деасфальтизации, экстрактов селективной очистки масел, крекинг остатков или их смесей) при температуре 180-300оС.
Компаундирование (смешение) различных нефтяных остатков с дистиллятами и с окисленными или остаточными битумами и др.
Существуют и сочетания указанных выше способов.
ТОВАРНЫЕ ПАРАФИНЫ
В курсе «Методы очистки топлив и масел» [40] подробно рассматривалась технологическая поточная схема производства товарных масел, в ходе которой как побочные продукты в процессе депарафинизации производились парафины и церезины. Рассмотрим существующие марки товарных парафинов и церезинов, а также предъявляемые к ним требования по физико-химическим и эксплуатационным свойствам.
Парафины представляют собой смесь твердых углеводородов метанового ряда преимущественно нормального строения с 18-35 атомами углерода в молекуле и температурой плавления 45-65оС. В парафинах обычно содержится некоторое количество изопарафиниовых углеводородов, а также углеводородов с ароматическим или нафтеновым ядром в молекуле.
Парафин – вещество белого цвета кристаллического строения с молекулярной массой 300-450, в расплавленном состоянии обладает малой вязкостью. Величина и форма кристаллов парафина зависит от условий его выделения: из нефти парафин выделяется в виде мелких тонких кристаллов, а из нефтяных дистиллятов и дистиллятных рафинатов селективной очистки – в виде крупных кристаллов. При быстром охлаждении выделяемые кристаллы мельче, чем при медленном.
Парафины инертны к большинству химических реагентов. Они окисляются азотной кислотой, кислородом воздуха (при 140оС) и некоторыми другими окислителями с образованием различных жирных кислотам, содержащимся в жирах растительного и животного происхождения. Синтетические жирные кислоты, получаемые окислением парафинов, применяют вместо жиров растительного и животного происхождения в парфюмерной промышленности, при производстве смазок, моющих средств и других продуктов.
Парафин реагирует с хлором с образованием хлорпроизводных парафинов, являющихся сырьем для производства присадок к маслам.
Твердые нефтяные парафины изготовляют по ГОСТ 23683-89. По степени очистки их подразделяют на высокоочищенные (марки П и В) и очищенные (марки Т и С). Характеристики парафинов различных марок приведены в табл. 7.1.
В зависимости от степени очистки и области применения устанавливают следующие марки твердых парафинов:
П-1 – высокоочищенный парафин, его применяют при изготовлении тары и упаковочных материалов жесткой конструкции, клеев и расплавов, имеющих соприкосновение с пищевыми продуктами и применяемых при повышенных температурах, косметических препаратов и в фармацевтической промышленности.
П-2 – высокоочищенный парафин, применяют для пропитки и покрытия гибкой упаковки пищевых продуктов, сохраняющей эластичность при пониженных температурах, а также в качестве компонентов сплавов для покрытия деревянных, бетонных, металлических емкостей, предназначенных для хранения пищевых продуктов, в производстве различных восковых составов, изделий медицинской техники и косметических препаратов.
В2, В3, В4 и В5 – высокоочищенные, глубокообезмасленные парафины, применяют в различных отраслях промышленности, где предъявляются особые требования к чистоте изделий.
Т-1, Т-2, Т-3 и С – очищенные парафины технического назначения, применяют в качестве сырьевых материалов в различных отраслях промышленности:
Т-1 – для изготовления товаров бытовой химии, в частности свечей, и в других отраслях народного хозяйства.
Т-2 – в химической, нефтехимической прмышленности и в других отраслях народного хозяйства.
Т-3 – для пропитки и покрытий технических сортов бумаги, картона, текстиля, деревянных и металлических поверхностей и др.
С - в нефтехимической промышленности для производства синтетических жирных кислот.
Твердые нефтяные парафины являются горючими веществами с температурой вспышки не ниже 160оС и температурой самовоспламенения не ниже 300оС.
Таблица 7.1.
Приложение 1.
Рынок битума в России
Информация, размешенная на данном сайте [34], описывала состояние дорог России, потребность в дорожных битумах, объемы производства, экспорта и импорта битумов в России на 1998 г. Видно, что эта отрасль народного хозяйства являлась чрезвычайно востребованной на тот момент. Приведенные дополнительно в Приложении 2 сведения с других сайтов указывают на дальнейшее развитие этого направления нефтепереработки.
Дороги России.
По данным Федеральной дорожной службы России за последние два года объемы международных перевозок увеличились на 25%. Из них: грузооборот – 157 млрд. км, пассажирооборот – 188 млрд.км. По составу Технических средств: 3.2 млн. грузовых автомобилей, 0.5 млн. автобусов и 16 млн. легковых автомобилей.
В настоящее время протяженность автомобильных дорог в России составляет 956 тыс.км, из них дорог с твердым покрытием – 746 тыс.км. Опорную сеть образуют дороги общего пользования, их протяженность составляет 571 тыс.км. Из общей дорожной сети магистральные дороги составляют 3%, но обеспечивают более 30% всех перевозок. Протяженность дорог с количеством полос более трех составляет 2.2 тыс. км, при потребности – 12 тыс. км. В 1996 - 1997 году в стране в год прокладывалось 12 – 15 тыс. км дорог, стоимость работ оценивалась в 45 – 50 трлн. руб.
По оценкам специалистов, для удовлетворения потребностей страны протяженность сети автомобильных дорог должна составлять 1500 тыс.км.
Таблица 1.
Москва.
Общая протяженность дорог – 4520 км.
Площадь дорожного покрытия – 120 млн. м2.
Дороги федерального значения – 874 км.
Территориальный дорожный фонд в 1997 году – 9,98 трлн. руб.
В 1998 году – 9.47 млрд. руб.
В 1997 году к празднованию 850-летия Москвы проводился ремонт всех основных магистралей города, улиц и площадей. Было отремонтировано 31,6 млн.кв.м покрытий. Проведена реконструкция 17 мостов, трех подземных переходов, строительство 10 пешеходных переходов над дорогой.
В 1997 году было введено 26 км московской кольцевой автодороги (МКАД), с вводом этого участка завершена реконструкция (расширение до 10 полос) МКАД от Волгоградского проспекта на юге столицы до Ленинградского шоссе на северо-западе. Введена новая развязка на пересечении МКАД и Щелковского шоссе.
В сентябре 1998 года завершена реконструкция МКАД на всем 109 км кольце . Построено пять дополнительных развязок, для поддержания дороги в хорошем состоянии построено 78 очистных сооружений. Ген. Подрядчик – корпорация “Трансстрой”. Финансирование – на коммерческой основе, участвовали несколько ведущих банков и РАО “Газпром”.
Разворачивается строительство автострады Москва - Минск
Московская область.
Площадь – 47,0 тыс. км2.
Кол-во городов – 72.
Общая протяженность дорог – 20 605 км.
Площадь дорожного покрытия – 164.8 млн. м2.
Территориальный дорожный фонд в 1997 году – 1278,6 млрд. рублей.
ТДФ в 1998 году – 568,0 млн.рублей
ФДФ в 1998 году – 186,0 млн. руб.
Особенностью развития дорог Московской области является то, что по территории области проходят все федеральные магистрали, соединяющие Москву с регионами. Таким образом, федеральные программы реконструкции автомобильных дорог позволяют ремонтировать большую часть дорог за счет федерального бюджета.
Начата реконструкция шоссе МКАД – Кашира. Этот участок протяженностью 103 км планируется сделать платным. Ремонт проводится по евростандарту с размещением кэмпингов и мест отдыха на каждые 10 км трассы, и автозаправок – на каждые 40 км. Финансирование – на коммерческой основе. Планируется выпустить специальные облигации.
Проводится реконструкция шоссе Химки – Клин. Этот участок , протяженностью 61 км также планируется сделать платным.
Таблица 2.
Санкт-Петербург.
Общая протяженность дорог – 3220 км
Площадь дорожного покрытия –52.8 млн. м2.
Дороги федерального значения – 798 км.
Территориальный дорожный фонд в 1997 году – 1,27 трлн. руб.,
в 1998 году – 1.32 млрд. руб.
В 1997 году в Санкт-Петербурге было отремонтировано рекордное число асфальтовых покрытий – 5,4 млн. м2, при этом дорожный фонд был перерасходован и на начало 1998 года образовалась кредиторская задолженность строительным организациям в размере 440 млн. рублей.
Таблица 6.
Ленинградская область.
Площадь – 85.9 тыс. км2.
Количество городов – 27.
Общая протяженность дорог – 14 786 км.
Площадь дорожного покрытия –118,2 млн. м2.
Дороги федерального значения – 1195 км.
Дорожный фонд в 1997 году – 653,0 млрд. руб.,
в 1998 планируется году – 206 млн. рублей. – ТДФ, 85 млн. рублей – ФДФ, в том числе 55 млн. руб. на приведение в нормативное состояние сельских дорог.
На ремонт, строительство и содержание дорог в Ленинградской области в 1997 году было израсходовано 659 млрд. рубле, в том числе 133,7 млрд. рублей из ФДФ и 519,3 из ТДФ. По территории области проходит почти 15 тыс. км дорог, в том числе около 4 тыс. км ведомственных, для перевода которых в категорию дорог общего пользования их необходимо полностью реконструировать. Из 1195 км дорог федерального значения требуют ремонта 60 % дорог. В ведении дорожного комитета – 674 моста и 28 путепроводов.
В течении 1997 года было отремонтировано 263 км дорог. Велись работы по строительству объездных дорог вокруг городов Тосно, Лодейное поле, Пикалево, обхода станции Мшинская. Продолжалось сооружение второй полосы на автодороге “Кола”.
В 1998 году должно быть закончено строительство объездной дороги вокруг Тосно и обхода вокруг станции Мшинская, продолжить работы на участке дороги Марьино – Синявино.
Дороги федерального значения.
В 1997 - 98 году велись работы на дороге “Скандинавия” Санкт-Петербург – Выборг – граница Финляндии за счет кредита Всемирного банка (Кредит $ 29 млн.). Генеральным подрядчиком на первом этапе работ стало Тосненское ДРСУ, выигравшее тендер на эти работы. К работе были подключены фирмы “Лемминкяйнен”, “Буер”, “Торсион”.Фирма “Несте Санкт-Петербург” организовала поставку 16 тыс.тонн битума из Финляндии. На 127 км участке трассы было уложено 308 тыс. тонн асфальто-бетонной массы.
Европейское сообщество выделило 9 млн. ЭКЮ для капитального обустройства двух пунктов автоперехода на российско – финляндской границе “Светогорск – Иматра” (Ленинградская обл.) и “Салла” (Мурманская обл.).
Петербургский трест “ Мостострой-6” выиграл тендер на строительство первой очереди объездной автомобильной дороги вокруг Выборга. Он осуществит сооружение 440-метрового металлического моста через Сайменский канал и 6-км отрезка трассы. Стоимость работ – 118,9млн. руб. Объездная дорога соединит трассы на Лаппенранту и Светогорск. Срок окончания первого этапа –конец 1999 года. Стоимость строительства объездной дороги протяженностью 29 км – 600 млн. рублей. Финансирование – 50% из ФДФ, 50% – за счет инвесторов. Тендер на выбор инвесторов должен пройти в конце 1998 года. Объездная дорога имеет большое значение для развития трассы “Скандинавия”, а также позволяет разгрузить центр Выборга от тяжеловесного автотранспорта.
В 1998 году должна быть завершена реконструкция оставшихся 25 км на трассе “Россия”. Тендер на проведение работ на 602 –625 км трассы выиграло Тосненское ДРСУ.
В 1998 году начинаются работы на первом 22 – километровом участке Кольцевой автодороги Санкт-Петербург.
Перспективные проекты Петербурга и Ленинградской области – развить 9-й международный транспортный коридор (Хельсинки-Петербург-Москва-Ростов-на-Дону- Новороссийск / Астрахань) в виде транспортных ответвлений на юго-запад, юг, юго-восток и восток. Большую заинтересованность в создании интермодального транспортного коридора Балтика-Центр-Черное море высказывают Нидерланды и активно работают по этому вопросу.
Нижегородская область.
Площадь – 74.8 тыс. км2. Количество городов – 25.
Общая протяженность дорог – 18 428 км.
Площадь дорожного покрытия – 147,8 млн. м2.
Дорожный фонд в 1997 году – 533,5 млрд.руб.,
в 1998 г. планируется – 540,0 млн. руб. – ТДФ, 26,0 млн. руб. – ФДФ.
Через Нижний Новгород проходит основная трасса России на направлении Европа – Азия . Реконструкция этой трассы проводится в рамках федеральной программы “Дороги России”. Кроме того, эта трасс позволяет развивать 9-й международный транспортный коридор в восточном направлении. Планируется эту магистраль сделать платной, так что ремонт проводится по европейским стандартам.
В начале 1998 года было подписано соглашение о сотрудничестве между нижегородской нефтяной компанией “Норси – Ойл” и итальянским нефтяным концерном “Эни”, а также соглашение между “Норси – Ойл” и “Аджип Петроли” о создании совместного российско-итальянского предприятия для строительства и управления автозаправочными комплексами.
Новгородская область.
Площадь – 55,3 тыс. км2. Количество городов – 10.
Общая протяженность дорог – 9908 км. Площадь дорожного покрытия – 64,2 млн. м2.
Дорожный фонд в 1997 году – 206,7 млрд. руб.
в 1998 планируется году –75,0 млн.рублей. – ТДФ, 65,9 млн. руб. – ФДФ
Новгородская область занимает второе место после Москвы по уровню иностранных инвестиций в экономику. В области более 160 предприятий с иностранными инвестициями, объем которых составляет около $ 154 млн. Подписано соглашение с ЕБРР о реализации проекта “Реформа жилищно-коммунального хозяйства” на сумму свыше $100 млн.
Основной объем строительно-дорожных работ в Новгородской области связан с расширением и реконструкцией главной дороги России шоссе Санкт-Петербург – Москва. Трасса входит в 9-й международный транспортный коридор. Полотно дороги расширяется до 10 м. Заканчивается участок на 32 км в Крестецком районе Новгородской области, где магистраль расширяется до 9.85 м. Строителям осталось сдать четыре перехода через реки Гремячая, Холова, Мошня и железную дорогу за Валдаем.
Ярославская область.
Площадь – 36.4 тыс. км2. Количество городов – 10.
Общая протяженность дорог – 7 738 км. Площадь дорожного покрытия – 54,2 млн. м2.
Дорожный фонд в 1997 году – 139,2 млрд. руб.,
в 1998 планируется году – 128,0 млн.руб. – ТДФ, 15 млн. руб. – ФДФ.
Через Ярославль проходит федеральная дорога Москва – Ярославль – Вологда – Архангельск. Реконструкция этой трассы проводится в рамках программы “Дороги России”. Размер выделенных из федерального бюджета средств не позволяет проводить в 1998 году больших объемов работ.
Франция предоставила Ярославской области кредит в размере $25 млн. для модернизации строительной индустрии по французской технологии компании Fenix. Кредит предоставляется в виде оборудования, закупленного в Германии, Франции, Италии, Швеции и Финляндии. Номенклатура оборудования согласованны и контракты на поставку подписаны.
Мурманская область.
Площадь – 144.9 тыс. км2. Количество городов – 11.
Общая протяженность дорог – 3 638 км. Площадь дорожного покрытия – 21,8 млн. м2.
Дорожный фонд в 1997 году – 195,0 млрд. руб.,
в 1998 планируется году – 50 млн. руб. – ТДФ, 130 млн. руб. – ФДФ
Министерство иностранных дел Норвегии выделило 9 млн.норвежских крон для завершения строительства участка дороги, связывающей Мурманск с губернией Финнмарк. Ссуда является безвозвратной, часть ее будет использована на приобретение техники. Строительством занимается предприятие “Мурманскавтодор”. Общая стоимость проекта оценивается в 45 млн.крон, так что область должна оплатить свою долю проекта. Дорога, которой пользуются сейчас, настолько зависит от погодных условий, что нередко из-за снежных заносов движение на ней приходится приостанавливать. Кроме того, для иностранных граждан дорога закрыта три дня в неделю, поскольку в районе располагаются воинские части. На новом участке проезд возможен в любую погоду. Для иностранных граждан, так же как для российских, он будет разрешен все семь дней в неделю. Правительство Мурманской области гарантирует открыть участок для общего движения в октябре 1998 года.
Продолжается реконструкция дороги “ Кола” Мурманск - Петрозаводск. Строится новый пограничный пункт “Салла”. Деньги на строительство выделены ЕС.
Архангельская область.
Площадь – 587,4 тыс. км2. Количество городов – 12.
Общая протяженность дорог – 10 076 км. Площадь дорожного покрытия – 87,8 млн. м2.
Дорожный фонд в 1997 году – 213 млрд. руб.,
в 1998 планируется году – 137 млн. руб. – ТДФ.
Ремонт федеральной дороги Архангельск – Москва проводится “Архангельскавтодором”. В 1997 году из запланированных 11,2 км новое покрытие было уложено на 3,6 км. Укладку полотна ведет Шенкурское ДРСУ. Асфальт поставляется с Шенкурского асфальтобетонного завода, летом 1997 года завод простаивал в течение месяца из-за задержки поставок битума из Ярославля.
На Трассе Архангельск-Москва Вельским ДРСУ строится объезд вокруг села Ровдино, Шенкурского района . На этом же участке Арханнгельский мостоотряд №9 возводит мост через реку Пуя. Движение по мосту и объездному участку откроется в 1999 году.
Вельское дорожно-строительное управление с участием финской фирмы “Саватие-Калоттиконе” ведут строительство автодороги Кодома – Вельск –Шангала. В строительстве применяется финская передвижная установка МХ-30, которая производит нефтегравий.
Работы на дорогах местного значения ведутся медленно. Ведутся работы на вновь строящемся участке дороги на Паденьгу Борисовская – Лодыгинская. Отсыпку дороги ведет Шенкурский ХДСУ. На Россохинской дороге Вельское МЭУ приступило к строительству моста через Шидровский ручей. На Блудковской дороге от Шенкурска отсыпается грунт и гравий на пятикилометровом участке дороги.
Псковская область.
Площадь – 55.3 тыс. км2. Количество городов – 14.
Общая протяженность дорог – 12 450 км.
Площадь дорожного покрытия – 74,7 млн. м2.
Дорожный фонд в 1997 году – 125 млрд. руб.,
в 1998 планируется году – 55 млн. руб. – ТДФ, 130,5 млн. рублей – ФДФ
По территории Псковской области проходит магистраль Санкт-Петербург – Псков – Рига. Эта дорога – одна из запланированных для развития 9-го международного транспортного коридора. Проводится реконструкция дороги, которую в дальнейшем планируют сделать платной.
Из 130,5 млн. рублей, выделенных на строительство и реконструкцию дорог из ФДФ, 16,0 млн. рублей – целевое финансирование на приведение в нормативное состояние сельских дорог, подлежащих приемке в сеть автомобильных дорог общего пользования.
Тверская область.
Площадь – 84,1 тыс. км2. Количество городов – 22.
Общая протяженность дорог – 16 153 км. Площадь дорожного покрытия – 113,1 млн. м2.
Дорожный фонд в 1997 году – 452,5 млрд. руб.,
в 1998 планируется году – 146,0 млн. рублей. – ТДФ, 204,9 млн. рублей – ФДФ.
Основные дорожные работы в Тверской области ведутся на строительстве обхода вокруг Вышнего Волочка на трассе Санкт-Петербург –Москва. Эта трасса включена в перечень дорог, которые планируется сделать платными. Строительство дороги ведется по евростандарту, с организацией мест отдыха через каждые 10 км и бензозаправок – через 40 км. Протяженность строящегося участка 46,3 км, срок сдачи – 2004 год.
Из 204,9 млн. рублей, выделенных на строительство и реконструкцию дорог из ФДФ, 75,0 млн. рублей – целевое финансирование на приведение в нормативное состояние сельских дорог, подлежащих приемке в сеть автомобильных дорог общего пользования.
Смоленская область.
Площадь – 49,8 тыс. км2. Количество городов – 14.
Общая протяженность дорог – 10 643 км.
Площадь дорожного покрытия – 74.5 млн. м2.
Дорожный фонд в 1997 году – 203,5 млрд. руб.,
в 1998 планируется году – 124 млн. рублей. – ТДФ, 94,3 млн. рублей – ФДФ.
Основные дорожные работы ведутся на автостраде Москва – Минск, реконструкция которой проводится по программе “Дороги России”. Расширяется полоса до 10 м, планируется постройка развязок.
Из 94,3 млн. рублей, выделенных на строительство и реконструкцию дорог из ФДФ, 50,0 млн. рублей – целевое финансирование на приведение в нормативное состояние сельских дорог, подлежащих приемке в сеть автомобильных дорог общего пользования.
Карелия.
Площадь – 172,4 тыс. км2. Количество городов – 12.
Общая протяженность дорог – 13 593 км.
Площадь дорожного покрытия – 85,6 млн. м2.
Дороги федерального значения – 8500 км.
Дорожный фонд в 1997 году – 263 млрд. руб.,
в 1998 планируется году – 178 млн. рублей. – ТДФ, 50 млн. рублей – ФДФ.
Ежегодно в Карелии требуют ремонта 1,7 тыс. км дорог, фактически ремонтируют в год 200 –220 км. В республике около 700 автодорожных мостов, половина из которых деревянные.
В 1997 году закончена прокладка дороги Вяртсиля-Сортавала.
Рассматривается вопрос о реконструкции автомобильной дороги из Оулу (Финляндия) через Костомукшу, Сегежу, Медвежьегорск, Каргополь, Няндому, Красноборск, Котлас в Сыктывкар. Правительство Карелии заявило о выделении средств для завершения строительства 13,5 км участка дороги Пудож – Карполь в 1999 году. Это позволит использовать новый торговый путь Финляндия – Карелия – Архангельская область – Республика Коми.
Совместно с представителями Финляндии и Швеции рассматривается проект транспортного коридора “Атлантика – Россия”, создание нового пограничного перехода в районе Париккала и прокладки к нему автомагистрали, открытие паромного сообщения между Петрозаводском и Пудожем., строительство моста через Северную Двину. Планируется строительство коммерческой магистрали протяженностью 264 км. К ней проявили интерес карельские и петербургские предприниматели и фирмы АОЗТ “Автомагистраль “Онего”, АО “Строймеханизация”, “Карелтранс”, “Карелавтодор”, “Онегонефть”, петербургская фирма “Виадук”. Новая трасса претендует на автостандарт, через каждые 10 км- кэмпинги, рестораны, места отдыха, через 40 км – АЗС. Срок окупаемости дороги – 13 лет.
Из 50 млн.рублей, выделенных на строительство и реконструкцию дорог из ФДФ, все 50.0 млн. рублей – целевое финансирование на приведение в нормативное состояние сельских дорог, подлежащих приемке в сеть автомобильных дорог общего пользования.
Приложение 2
Ниже приведены сведения о различных инвестиционных проектах, связанных с производством битумов в России, осуществляемых в различных компаниях и на различных заводах.
Звездный-I / ООО ТПП "Звездный" I [35]
Описание предприятия:
ООО ТПП "Звездный" образовано в 1998 году. Основные направления: производство строительных материалов, деревообработка, производство дорожного битума. Имеются производственные мощности для выпуска дорожного битума в объеме 214 000 т. в год. Предприятие имеет лицензию на производство дорожного битума и битумной мастики по технологии компании Celtor Group (Канада), авторами патента на данную технологию являются учредители компании Лобанов В.В. и Скрябин С.С. В 2000 г. начато производство дорожного битума. Объемы производства дорожного битума: 2000 г. - 8000 т., 2001 г. - 46 000 т., 2002 г. - 48 000 т., 2003 г. - 50 000 т. (прогноз).
Традиционный продукт: дорожный битум Области применения: дорожное строительство (в качестве водонепроницаемого и связующего материала), строительство и ремонт дорожных и аэродромных покрытий. Такие покрытия обеспечивают прочность, безопасность и в 2 - 2,5 раза дешевле, чем бетонные. Отличительные особенности от битумов других производителей - возможность использования в качестве сырья не только традиционных нефтепродуктов (гудрон, полугудрон), но и различных марок мазутов, нефтеотходы и нефтешламы (решение проблемы утилизации нефтеотходов) - возможность применения битума во всех климатических зонах без доработок: выдерживает колебания температур от -30С до +40оС. Новая продукция: битумная мастика Область применения: Автомобильная промышленность, газодобывающая промышленность, нефтедобывающая промышленность. Используется в качестве антикоррозийного средства при производстве автомобилей (промазка днищ автомобилей), при строительстве нефте- и газопроводов. В качестве сырья используется дорожный битум, производимый на предприятии, что позволяет значительно снизить себестоимость продукции. Массовое производство битумной мастики в России не налажено.
Рынки/Конкуренция:
Предприятие поставляет дорожный битум покупателям в г. Перми, Пермской области, Тюмени, Сибири, на Дальнем Востоке (г. Владивосток), в Казахстане, Узбекистане. По данным Министерства Транспорта РФ и Росавтодора рынок битума в России составляет $ 1,5 млрд. в год, при этом потребность рынка закрыта только на 70%. Основные производители дорожного битума - крупные нефтеперерабатывающие компании Лукойл, ТНК, ЮКОС. Конкурентное преимущество нашего предприятия: более низкая цена за счет использования уникальной технологии переработки нефтешламов. Планируется освоение рынков других областей России (Свердловская область, Удмуртия, Челябинская обл., Томская обл.) стран СНГ и Прибалтийских государств (имеются предварительные заявки). Производительность одной битумной установки ограничена объемом 214 000 тонн в год, при полной загрузке к 2006 году планируется занять 0,8% рынка дорожного битума России. Предприятие имеет предварительные заявки на поставку битумной мастики в объеме 20 000 тонн.
Перспективы развития:
2004 г. - объем выпуска дорожного битума 100 тыс. тонн 2005 г. - увеличение объема выпуска дорожного битума до 150 тыс. тонн в год - запуск производства битумной мастики производительностью 15 тыс. тонн в год 2006 г. - увеличение объема выпуска дорожного битума до 200 тыс. тонн, увеличение объема выпуска битумной мастики до 20 тыс. тонн в год.
«Бориславнефтегаз» намерено построить установку по производству битума [36].
НГДУ «Бориславнефтегаз» (г. Ивано-Франковск) намерено построить установку по производству битума мощностью 50 тыс т в год. Стоимость проекта — 3 млн. грн. Предполагается, что экономический эффект от ввода установки в эксплуатацию составит не менее 1 млн. грн. в год.
Справка: НГДУ «Бориславнефтегаз» входит в состав ОАО «Укрнафта».
(17:44 12.11.2002)
В Челябинской области строится первый в России завод по производству дорожных битумов для автомагистралей 5.04.2000 14:47 | РИА Ореанда
Информация АвтоТрансИнфо, 17 октября 2000.
На Южном Урале вводится в эксплуатацию уникальный завод по производству дорожных битумов [37].
Челябинск. Завтра в поселке Вахрушево в Красноармейском районе Челябинской области состоится торжественный пуск в эксплуатацию уникального завода по производству дорожных битумов. Как сообщил "Урал-пресс-информу" начальник Главного управления дорожного хозяйства администрации Челябинской области Радик Ванунц, в России это первое подобное предприятие, принадлежащее дорожной отрасли, а не нефтехимической промышленности, от которой во многом зависели объемы поставляемой специальной продукции и цены на нее. Установленное на заводе оборудование австрийской фирмы "Пернер" позволяет выпускать за год 150-160 тысяч тонн битума, что в 2-2,5 раза перекрывает нынешние потребности Челябинской области. Однако с пуском завода возможности строительства и ремонта дорог в регионе увеличатся. Значительная часть продукции будет реализовываться в соседних уральских областях. На предприятии в качестве побочного продукта будет также производиться печное топливо, которое пойдет на обогрев социальных объектов и жилья южноуральцев. В торжественном пуске завода предполагается участие губернатора Челябинской области Петра Сумина, руководителей Министерства транспорта и дорожных хозяйств РФ, начальников региональных дорожных хозяйств субъектов Федерации. На территории предприятия будет развернута выставка дорожно-строительной техники, производимой 14 предприятиями Челябинской, Свердловской и Курганской областей - ЧТЗ, заводом имени Колющенко, "УралАЗом", "Уралвагонзаводом", "Кургандормашем" и другими. Во второй половине дня в Челябинске состоится совместное совещание руководства Минтранса РФ, администрации и ГУДХ Челябинской области, начальников управлений дорожных хозяйств РФ и подрядных организаций дорожного хозяйства области. На нем будут обсуждены сегодняшнее состояние и перспективы развития отрасли.
Информация "Россия. Регионы"
ОАО "Лисичанскнефтеоргсинтез"
Одним из главных инвестиционных проектов станет битумная установка мощностью 400 тыс. тонн в год (окончание работ - июнь 2004 г.) [38].
Строительство битумной установки входит в конкурсные условия приватизации "ЛиНОСа". Ее сооружение началось еще в 1991 году, однако, из-за экономических проблем на предприятии было заморожено. Сегодня ведется работа по закупке и доставке соответствующего оборудования в Лисичанск, площадка для монтажа установки уже подготовлена. Проект комплексного битумного производства разработан отраслевым институтом "Укргипронефтехим" (г. Киев) совместно с австрийской фирмой "Пернер" (г. Вена). Специальная методика, предложенная фирмой "Пернер", позволяет добиваться высокого качества битумов при сравнительно низких энергозатратах и минимальных вредных выбросах вредных веществ в атмосферу. Сырьем для битумного производства станут гудрон и вакуумный газойль, поступающие с установок крекинга и ЭЛОУ-АВТ. Конечными продуктами будут дорожные и строительных битумы, а также кровельные гидроизоляционные покрытия.
ЮКОС – это всерьез и надолго [39].
В мае 2002 года ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» приступила к промышленному производству модифицированных битумов. По словам гендиректора АНХК Владимира Анисимова, комбинат будет ежемесячно производить до 800 т высококачественного материала для дорожного покрытия. Вероятнее всего, ангарские модифицированные битумы будут использованы при строительстве федеральной трассы Чита – Хабаровск, а также при замене большей части дорожного покрытия за Уралом. Об этом шла речь при подписании соглашения ЮКОСа и Государственной службы дорожного хозяйства Министерства транспорта России («Росавтодор»).
(20.05.2002) Наталья Петрова
24 июня 2002 года ОАО "Ангарская нефтехимическая компания" в 2002 г. увеличило производство нефтяных битумов на 2 тыс. тонн. Ежемесячно эту продукцию будут выпускать в объеме 700 тонн. К повышенному выпуску продукции здесь приступили в соответствии с запросами заказчика еще со второго квартала. На основе уникальных технических возможностей Новокуйбышевского НПЗ и Ангарской нефтехимической компании НК ЮКОС разработана технология производства битума с улучшенными потребительскими свойствами, который по своим характеристикам не уступает лучшим мировым образцам базовых битумов и значительно превосходит требования, предъявляемые действующим ГОСТом. Принципиальным отличием данного битума (условное наименование - битум повышенной долговечности, БПД) является повышенная устойчивость к температурным перепадам, что должно значительно повысить срок службы дорожного покрытия. На базе данного сорта битума компания ЮКОС в сотрудничестве с ведущими мировыми специалистами в области технологий дорожных материалов намерена начать производство целой серии битумных вяжущих, которые хорошо зарекомендовали себя в индустриально развитых странах, но пока не нашли широкого применения в нашей стране, -- битумов, модифицированных полимерными составами; специальных битумов для различных слоев дорожных покрытий; составов для обработки поверхности дорожного полотна; битумных эмульсий и других современных материалов.
Приложение 3
СВОЙ СВЕЧНОЙ ЗАВОДИК [41]
Обычай ставить свечи в храмах пришел в Россию из Греции. С тех пор свечное производство стало неотъемлемой частью хозяйственной деятельности церкви наряду с движимым и недвижимым церковным имуществом и платами за требы. В совокупном доходе епархий средней полосы России 53-55 процентов составляют доходы от продажи свечей.
Этот бизнес гораздо прибыльнее нефти и водки. Даже Сергей Кириенко в одном интервью доказывал, что производство свечей - одно из наиболее рентабельных производств. В тексте указана рентабельность 5000 процентов. Это действительно пять тысяч (!!!) процентов.
Годовой доход сельского храма не превышает 35 тысяч рублей. Торговля свечами приносит сельскому храму до 80 процентов дохода. Годовой оборот прихода небольшого города составляет 60-70 тысяч рублей, а доход кафедрального собора в крупном городе может достигать нескольких миллионов рублей. Свечи приносят городскому храму менее половины ежегодного дохода. Цены на свечи в сельских и городских храмах различаются несущественно.
Парафин, из которого производятся свечи, должен быть высокого качества: белый, без запаха и примесей масел, иначе свеча будет коптить. По церковным канонам в парафин добавляют хотя бы каплю воска. Добавляют также красители, чтобы придать восковой цвет, а также церезин - для устойчивости. Хорошая свеча горит ровно, не потрескивает и не чадит, не гнется и не плавится в руках. Сгорать церковная свеча должна дотла, не оставляя ни щепотки пепла. Поэтому фитили изготавливают из чистого хлопка.
Завод для производства церковных свечей обычно представляет собой небольшое помещение, в котором установлены большие электрические плиты, чаны для растопки парафина, станок для производства свечей, который представляет собой два вращающихся барабана, между которыми натянуты нити-фитили. Плетением фитиля и подготовкой его к производству занимается отдельный работник, потому что правильно подобранный фитиль - это качественная свеча. Фитили сначала проходят через емкость с расплавленным парафином, потом через фильеры, регулирующие толщину свечи, и в конце - через систему охлаждения, то есть через ванночку с водой. Получается парафиновый жгут, который специальным резаком нарезается на свечи нужной длины. Заняты на таком свечном заводе примерно человек десять.
Каждый вид церковных свечей имеет свой номер или название, строго определенные каноном размер и вес. Самая маленькая свеча весит чуть больше трех граммов, а самая большая имеет высоту 33 сантиметра. Независимо от размеров свечей их упаковка обязательно весит два килограмма, и в ней строго определенное количество свечей в зависимости от номера свечей. Внешний вид церковных свечей далеко не так однообразен, как может показаться на первый взгляд. Венчальные свечи имеют конусообразную форму. Архиерейские свечи богато украшают золотой пудрой и накаткой-спиралью.
Готовые свечи поступают на епархиальный склад, на котором приходы обычно их и закупают с определенной наценкой. Наценка на продаваемые с епархиального склада свечи устанавливается каждой епархией по своему усмотрению и может достигать 20 процентов. Время от времени отдельные приходы делают попытки наладить собственные контакты с производителями свечей с целью избежать наценки. Экономические соображения берут верх над идейными. Однако епархиальное руководство обычно прилагает большие усилия для увеличения числа приходов, закупающих свечи в епархии. Фактически в каждой епархии есть свой, формально не связанный с церковью, свечной завод или хотя бы цех, так как это весьма примитивное производство приносит стабильную и высокую прибыль, не требуя больших вложений.
Свечных заводов в России много. И выпускаются свечи не только для церковных нужд. Гораздо чаще, чем кажется, свечи требуются в обычной повседневной жизни.
Самый крупный в нашей стране завод по выпуску свечей находится в Татарии. Дело в том, что московские фабриканты братья Крестовниковы, выбирая место для строительства собственного свечного завода, посчитали полезным для своего будущего бизнеса наличие в Казани университета с всемирно известной плеядой ученых-химиков. Да, как бы ни казалось сейчас странным, а 150 лет назад крупный свечной завод вполне обоснованно относили к серьезному химическому производству, даже, можно сказать, к наукоемкому, по тем временам, конечно, производству.
Вообще технология свечного производства не претерпела радикальных изменений за прошедшие сто лет, а бывший завод семерых братьев Крестовниковых производит сейчас до 600 тонн свечей в месяц.
Ежегодно в России производится 18-20 тысяч тонн свечей. Рыночный спрос подтверждает, что выпуск свечей может быть и увеличен. Возросшая за последние годы потребность в хозяйственных свечах носит не только сезонный характер. Известные проблемы в разных регионах страны приводят к перебоям в снабжении электричеством, и свечи становятся неотъемлемой частью быта. Свечи сейчас относятся к числу товаров с высокой степенью ликвидности, которые к тому же реализуются за "живые" деньги. Срок годности свечей не ограничен.
Основным сырьем для производства свечей служит продукция нефтеперерабатывающих заводов - смесь нефтяных парафинов со стеариновой кислотой и церезином. Так что практический каждый нефтеперерабатывающий или нефтехимический завод в принципе мог бы иметь свой собственный свечной заводик. Себестоимость свечей на 95 процентов определяется стоимостью парафина. Объем российского рынка парафинов и восковых составов оценивается специалистами в 48-50 тысяч тонн. Около 40 процентов твердых нефтяных парафинов идет на производство свечей. Практически вся сырьевая база для производства свечей - отечественная. Импорт парафинов в России невелик, и его доля не превышает 4 процентов.
Свеча должна быть однородна по материалу, равномерно окрашена, поверхность ее не должна иметь надломов или выкрошенных частиц. Иногда допускается наличие пузырьков, не портящих внешний вид свечи. Фитиль должен проходить по центру свечи. Допускается смещение фитиля от центра в основании свечи, но не более чем на 10 процентов. Как и 150 лет назад, над усовершенствованием свечей постоянно работают высококвалифицированные химики. Их основная задача - добиться, чтобы свечи горели еще дольше, не коптили, приятно пахли. Постоянная работа идет и над рецептурами новых хозяйственных свечей, и над рецептурой и дизайном декоративных свечей. Пристального внимания заслуживает и упаковка свечей, стоимость которой иногда оказывается больше, чем стоимость самих свечей. Интересно, что с ХIХ века и по сей день российские свечи экспортируются в Англию, где они ценятся за свое качество.
Весьма популярны сейчас резные и фигурные свечи, изготавливаемые из высококачественного парафина с использованием специальных красителей и ароматизирующих добавок. При горении некоторых резных свечей создается необыкновенный оптический эффект - по мере сгорания огонек погружается внутрь свечи, просвечивая сквозь орнамент как старинный фонарик. Встречаются и другие оригинальные дизайнерские решения. Например, свечи в виде букета роз или лилий. Выпускаются не только фигурные свечи в виде животных, исторических и сказочных персонажей, но и интерьерные свечи различных геометрических форм, под мрамор, под дерево. Теперь выпускаются и гелевые свечи, в которых парафин заменен желеобразным гелем, что дает возможность декорировать не наружную поверхность свечи, а ее внутреннюю часть.
Прим. автора: при использовании гелевых свечей, следует соблюдать определенную осторожность, так как стекло, в которую заключен гель подвергается локальным перегревам и может взорваться при неосторожном толчке или попадании на него холодных веществ, например шампанского. Впервые это было установлено в 1998 году, когда компания Glade отозвала из магазинов 1,7 млн. своих гелевых свечей в связи с исками покупателей. Так что наши старые добрые свечи надежнее.
Изготавливают свечи из вспененного парафина. Появилась и новая мода - свечи к свадьбе с персональными пожеланиями жениху и невесте, свечи к юбилеям с именными надписями. В Москве и других крупных городах появилось большое количество стильных магазинов и ресторанов, которые дорожат своей индивидуальностью и заказывают свечи специального дизайна, при этом изготовитель свечей обязуется поставлять специально подобранные цветовые или ароматические свечи исключительно этому магазину или ресторану в количестве, необходимом для поддержания дизайна интерьера.
Библиографический список
Папок К.К. Химмотология топлив и смазочных масел. - М.: Военное издательство министерства обороны СССР, 1980. 192с.
Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч. 2. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов. М.: Химия, 1980, 328 с.
Черножуков Н.И. Технология переработки нефти и газа. Ч. 3. Очистка и разделение нефтяного сырья, производство товарных нефтепродуктов., М.: Химия, 1978, 424 с.
Нейланд О.Я. Органическая химия: Учеб. для хим. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1990. - 751 с.
Физико-химические свойства нефтей, нефтяных фракций и товарных нефтепродуктов: Учеб. пособ./ В.Г. Власов; Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 2003, 140 с.
Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа: Учебное пособие для вузов. М.: Химия, 2001. 568 с.
Кулиев А.М. Химия и технология присадок к маслам и топливам. М.: Химия, 1972. 360 с.
Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа.Уфа: Гилем, 2002, 672 с.
Гун Р.Б. Нефтяные битумы. М.: Химия, 1973. 430 с.
Шехтер Ю.Н., Школьников В.М., Богданова Т.И., Милованов В.Д. Рабоче-консервационные смазочные материалы. М.: Химия, 1979. 253с.
Кулиев А.М. Химия и технология присадок к маслам и топливам. Л.: Химия, 1985. 312 с.
Шехтер Ю.Н., Крейн С.Э., Тетерина Л.Н. Маслорастворимые поверхностно-активные вещества. М.: Химия, 1978. 302 с.
Смазочные материалы: Антифрикционные и противоизносные свойства. Методы испытаний. Справочник/ Матвеевский Р.М., Лошхи В.Л., Буяновский И.А. и др. М.: Машиностроение, 1989. 224 с.
Теоретические основы химмотологии/ под ред. А.А. Браткова – М.: Химия, 1984, 320 с.
Гришин Н.Н., Фукс И.Г. Основоположник новой науки. К 90-летию со дня рождения Константина Карловича Папок. М.: ХТТиМ, №5, 1998.
Гуреев А.Л., Фукс И.Г, Лашхи В.Л. Химмотология: Учебник. М.: Химия, 1986. 68 с.
Лосиков Б.В., Пучков Н.Г., Энглин Б.А. Основы применения нефтепродуктов. Изд. 2-е, перераб.; М.: 1979. 567 с.
Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник / Анисимов И.Г., Бадыштова К.М., Банадов С.А. и др. Под ред. В.М. Школьникова. Изд. 2-е перераб. и допол . М.: Издательский центр «Техинформ», 1999. - 596с.
Трение, изнашивание и смазка /под ред. И.В. Крагельского и В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978. - 757 с.
Хаттон Р.Е. Жидкости для гидравлических систем. М.: Химия, 1965. 365 с.
Бонер Ч.Дж. Редукторные и трансмиссионные масла. М.: Химия, 1967. 539 с.
Бадыштова К.М., Чесноков А.А., Иванкина Э.Б. Современные индустриальные масла для промышленного оборудования. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1974. 75 с.
Виленкин А.В. Масла для шестеренных передач.- М.: Химия, 1982.- 218 с.
Галкина В.В. Нефтяная компания на пороге вступления России в ВТО на примере ОАО "ЛУКОЙЛ". Материалы межотраслевой конференции "Производство и рынок смазочных масел". г. Кстово. 17-19 июня 2002 года.
Бадыштова К.М., Чесноков А.А., Косова В.А. и др. Химическое и нефтяное машиностроение. 1982. № 3, с. 41-42.
Бадыштова К.М. Масла индустриальные для промышленного оборудования. - М.: ХТТиМ, 1989, № 7, с. 20-29.
Состояние производства и перспективы рынка индустриальных масел / Шабалина Т.Н., Григорьева Н.И., Чесноков А.А., Радченко Л.А.. Материалы межотраслевой конференции "Производство и рынок смазочных масел" г. Кстово. 17-19 июня 2002 г.
Бадыштова К.М., Зименко Н.В., Мичник Б.Х. М.: ХТТиМ, 1983, № 12, с. 10-12.
Радченко Л.А., Чесноков А.А. Гидравлические масла нового поколения. М.: ХТТиМ, 1993, № 7 стр. 17-18.
Бадыштова К.М., Узункоян П.Н., Иванкина Э.Б. и др. Производство ндустриальных масел для промышленного оборудования. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1990. 102 с.
Бадыштова К.М., Шабалина Т.Н., Мичник Б.Х. Рациональное использование индустриальных масел для промышленного оборудования. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1993. 116 с.
Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочное изд. / Под ред. В.М. Школьникова. М.: Химия, 1989. 432 с.
Шабалина Т.Н., Макаров А.Д., Тыщенко В.А.. Химмотология смазочных масел. Под ред. проф. И.Г.Фукса. М.: ххх. 2004. 120 с.
http://www.marketing.spb.ru/mr/industry/bitum-98.htm
http://www.rvf.ru/rus/rvf.php?id=2&id1=expos&eid=15
http://ukroil.com.ua/news/show/300.html
http://www.autotransinfo.ru/tr_news.asp?MsgID=-625792043&Type=0&q=
http://www.tnk.com.ua/tnk/company/manufacture/projects?print=yes
http://www.ko.ru/document.asp?d_no=4288&p=1
Томина Н.Н., Агафонов И.А., Пимерзин А.А. Методы очистки топлив и масел. Учебн. пособ. Самара: Самар. гос. техн. ун-т. 2005, 178 с.
http://rg.ru/bussines/rinky/565.shtm
Дополнительно – по смазочным материалам растительного и животного происхождения
Тютюнников Б. Н. Химия жиров, М., 1966.
Голдовский А. М. Теоретические основы производства растительных масел, М., 1958.
Белобородов В. В. Основные процессы производства растительных масел, М., 1966.
Щербаков В. Г. Биохимия и товароведение масличного сырья, 2 изд., М., 1969.
Руководство по методам исследования, технохимическому контролю и учету производства в масложировой промышленности, т. 5, Л., 1969.
Черкасова Л. С., Мережинский М. Ф. Обмен жиров и липидов, Минск, 1961.
Маркман А. Л. Химия липидов, в. 1-2, Таш., 1963—70.
Тютюнников Б. Н. Химия жиров, М., 1966.
Малер Г., Кордес К. Основы биологической химии, пер. с англ., М., 1970.
Либерман С, Г., Петровский В. П. Справочник по производству животных жиров, 3 изд., М., 1960.
http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/071/908.htm
Содержание
Введение. 3
1. ИСТОРИЯ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ.. 4
1.1. СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДОНЕФТЯНОЙ ЭПОХИ.. 4
1.1.1 Масла растительные. 4
1.1.2 Жиры животные. 9
1.2. НАЧАЛО ИСТОРИИ НЕФТЯНЫХ МАСЕЛ.. 10
2. БАЗОВЫЕ МАСЛА.. 11
2.1. Нефтяные базовые масла. 12
2.1.1 Основные физико-химические свойства масел. 13
2.1.2 Состав нефтяных базовых масел и технология их получения. 15
2.2. Синтетические базовые масла. 15
2.3. Приготовление товарных масел. 20
3. ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ ПРИСАДОК.. 20
3.1. Присадки к маслам. Классификация. 21
3.1.1 Моющее - диспергирующие присадки к маслам. 22
3.1.2 Сульфонатные присадки. 23
3.1.3 Алкилфенольные присадки. 29
3.1.4 Алкилсалицилатные присадки. 30
3.1.5 Беззольные диспергирующие присадки. 33
3.1.6 Антиокислительные присадки. 34
3.1.7 Присадки, улучшающие смазывающие свойства масел. 38
3.1.8 Депрессорные присадки. 40
3.1.9 Вязкостные присадки. 43
3.1.10 Антипенные присадки. 46
4. ОТДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ ТОВАРНЫХ МАСЕЛ.. 47
4.1. МОТОРНЫЕ МАСЛА.. 49
4.1.1 Классификация моторных масел. 49
4.1.2. Условия работы и требования к моторным маслам для смазывания двигателей внутреннего сгорания. 50
4.1.3. Представители моторных масел. 52
4.2. ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ МАСЛА.. 67
4.2.1 Общие сведения об индустриальных маслах. 67
4.2.2 Классификация и обозначения индустриальных масел. 70
4.2.3 Представители индустриальных масел. 72
4.3. МАСЛА РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.. 84
4.3.1 Энергетические масла. 84
4.3.2 Трансформаторные масла. 86
4.3.3 Прочие масла. 90
Масла для противоящурных биопрепаратов. 95
Маловязкие гидравлические масла. 96
5. ТВЕРДЫЕ НЕФТЕПРОДУКТЫ... 98
5.1. ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК.. 98
5.1.1 Общие сведения о пластичных смазках. 98
5.1.2 Классификация пластических смазок. 100
5.1.3 Основные свойства пластических смазок. 104
5.1.4 Производство смазок. 108
5.2. ДРУГИЕ НЕФТЕПРОДУКТЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ. 110
5.2.1 Нефтяные растворители. 110
5.2.2 Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ). 112
6. ПРОИЗВОДСТВО БИТУМОВ.. 113
6.1. КЛАССИФИКАЦИЯ БИТУМОВ.. 113
6.2. СОСТАВ БИТУМОВ.. 118
6.3. ПРОИЗВОДСТВО БИТУМОВ.. 121
6.3.1 Производство остаточных битумов. 121
6.3.2 Основы получения окисленных битумов и их свойства. 123
7. ТОВАРНЫЕ ПАРАФИНЫ... 133
Приложение 1. 138
Приложение 2. 150
Приложение 3. 153
Библиографический список. 155
, АГАФОНОВ ИГОРЬ АНАТОЛЬЕВИЧ, ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ ТЫЩЕНКО
Производство смазочных масел и спецпродуктов
Редактор В.Ф. Е л и с е е в а
Технический редактор Г.Н. Ш а н ь к о в а
Подписано в печать 27.06.03
Формат 60´841/16. Бумага офсетная.
Печать офсетная. Усл. п .л. 8,14.
Кл. кр. – отт. 8,14. Уч.-изд. л. 11,55.
Тираж 500. С. - 148
____________________________________________________________________
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Самарский государственный технический университет»
443100 г. Самара, ул. Молодогвардейскаяя, 244.
Главный корпус.
Отдел типографии и оперативной полиграфии.
443100 г. Самара, ул. Молодогвардейскаяя, 244.
Корпус 8.
УДК 665.53 (075.8)
Производство смазочных масел и спецпродуктов (Учебное пособие) / Самарский. гос. техн. универ.; Сост. И.А. Агафонов, В.А. Тыщенко. Самара, 2006.
Учебное пособие предназначено для студентов 4-го курса дневного обучения и 5-го курса заочного и дистанционного обучения специальности 250400 «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», а также студентов специальности 080502 "Экономика и управление на предприятиях топливно-энергетического комплекса", изучающих курсы «Нефтяное товароведение» и «Технология переработки нефти» часть 3.
В пособии приведены сведения о современных нефтяных и синтетических базовых маслах и присадках к ним. Рассмотрены технологические схемы производства наиболее распространенных присадок к маслам. Приведены данные о товарных маслах, системах их классификации, физико-химических и эксплуатационных свойствах их представителей. Приведены сведения о составе, свойствах и способах производства пластических смазок и некоторых других нефтяных специальных продуктов.
Рассмотрены нефтяные битумы, их состав и классификация. Приведены схемы производства окисленных битумов.
Ил. 16. Табл. 75. Библиогр. 52.
Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ
| Рецензенты: | канд. техн. наук А.А. Луканов, |
| канд. хим. наук Н.Н. Томина |
| ISBN 5-7964-0415-6 | ã И.А. Агафонов, В.А. Тыщенко, 2005 | |
| ã Самарский государственный технический университет, 2006 |
Введение
Химики-технологи, изучающие переработку нефти в ходе обучения обязательно рассматривают производство масел из нефтяных дистиллятов и остатков. Основы такого производства также изучаются студентами специальности 080502 "Экономика и управление на предприятиях топливно-энергетического комплекса". Студенты химики рассматривают производство масел в ходе изучения дисциплины «Методы очистки топлив и масел», студенты экономисты – при рассмотрении курса «Технология переработки нефти» часть 3 (для студентов дневной формы обучения), в которой рассматриваются по сути те же вопросы, что и в курсе «Методы очистки», только в более сокращенном и более упрощенном, лишенном избытка химии, варианте. Тем не менее, оба курса рассматривают производство базовых масел, то есть масел, лишенных присадок, получаемых непосредственно из нефтяного сырья без добавок дополнительных веществ. Таким образом, поточная схема производства масел останавливается как раз перед тем этапом, на котором и происходит собственно создание товарных продуктов, востребованных народным хозяйством.
Данное пособие рассматривает в первую очередь производство товарных масел. Так как современные товарные масла немыслимы без присадок, в пособии уделено внимание производству различных присадок к маслам, из химическому составу, физико-химическим свойствам, схемам установок для их производств.
Рассматривая масла, нельзя не сказать о существующих системах их классификации, в первую очередь по областям применения, а также внутри наиболее востребованных групп, таких, как моторные и индустриальные.
Масла являются компонентом такой обширной группы специальных продуктов, как пластические смазки. Для этой группы продуктов рассмотрена принятая классификация, состав и основные свойства, а также принципы их производства.
Среди прочих спецпродуктов в пособии вкратце рассмотрены смазочно-охлаждающие жидкости и нефтяные растворители, а также нефтяные битумы. Свойства битумов детально изучаются технологами в других курсах, однако технология производства этих продуктов, в особенности остаточных битумов, в них практически не рассматривается. Между тем битумы, как будет указано ниже, являются необычайно востребованным, можно сказать перманентно дефицитным в нашей стране продуктом.
ИСТОРИЯ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Дата: 2019-02-19, просмотров: 288.
