Hannu Jääskeläinen, W. Addy Majewski

lubrifianți

Aceasta este o previzualizare a lucrării, limitată la un anumit conținut inițial. Accesul complet necesită abonament DieselNet.
Va rugam sa va logati pentru a vizualiza versiunea completă a acestei lucrări.

Formularea lubrifianților

Prezentare generală

Uleiurile lubrifiante îndeplinesc o serie de funcții importante în motorul diesel:

  • Reducerea uzurii componentelor, cum ar fi rulmenții, pistoanele, inelele pistonului, căptușelile cilindrilor și trenul de supape,
  • Reducerea frecării componentelor limită și lubrifiate hidrodinamic,
  • Răcirea pistonului,
  • Prevenirea coroziunii datorată acizilor și umezelii,
  • Curățarea pistoanelor și prevenirea acumulării de nămol pe suprafețele interne,
  • Păstrarea garniturilor lubrifiate și controlul umflăturilor pentru a preveni scurgerile datorate defecțiunii garniturii și
  • Funcționând ca mediu hidraulic în componente precum sistemele de combustibil HEUI.

Lubrifianții pentru motor constau dintr-un ulei de bază (de obicei 75 - 83%), modificator de vâscozitate (5 - 8%) și un pachet de aditivi (12 - 18%) [1265]. Deoarece uleiul de bază singur nu poate asigura toate funcțiile uleiului lubrifiant necesare motoarelor moderne, pachetul de aditivi a evoluat pentru a juca un rol din ce în ce mai important în formularea uleiului.

Ulei de baza

Uleiul de bază este compus dintr-un stoc de bază sau un amestec de mai multe stocuri de bază. Stocurile de bază din stocurile de furaje din petrol pot fi fabricate utilizând o varietate de procese diferite, inclusiv distilarea, rafinarea cu solvenți, prelucrarea hidrogenului, oligomerizarea, esterificarea și refinirea. Sinteza utilizând procesul Fischer-Tropsch poate fi de asemenea utilizată pentru a produce stocuri de bază de înaltă calitate din stocuri de furaje, cum ar fi gazul natural (GTL). Biosinteza poate fi, de asemenea, utilizată pentru a produce stocuri de bază din stocuri de furaje regenerabile, cum ar fi zahărul din plante [3229]. Stocurile de bază pot fi, de asemenea, recuperate din reciclarea uleiului uzat.

American Petroleum Institute (API) clasifică stocurile de bază pentru lubrifianții de motoare autorizați să poarte un simbol de clasificare API în mai multe categorii diferite, așa cum este prezentat în tabelul 1. În Europa, Association Technique de L'Industrie Européenne des Lubrifiants (ATIEL) definește uleiul de bază grupuri pentru utilizare în secvențe de ulei ACEA. Clasificările ATIEL de la grupul I la V sunt identice cu cele ale API (cu toate acestea, între 2003 și 2010, ATIEL a inclus o clasificare suplimentară a grupului VI).

tabelul 1
Clasificarea stocului de ulei de bază API GroupSaturatesSulfurViscosity IndexAlte
minmaxminmaxminmax
Eu-90% *0,03% *-80120
II90%--0,03%80120
III90%--0,03%120-
IV------polialfaolefine (PAO)
V------nu în grupurile I-IV
* Maxim 90% saturați și/sau minim 0,03% sulf

Stocurile de bază ale grupelor I, II și III se disting prin concentrațiile de saturați și sulf și prin indicele lor de vâscozitate (a se vedea mai jos). Stocurile de bază din grupa I sunt scăzute în saturați și/sau bogate în sulf. Grupele II și III sunt bogate în saturați și sărace în sulf. Stocurile de bază din grupa IV sunt uleiuri sintetice formate din polialfaolefine. În cele din urmă, stocurile de bază ale grupului V sunt cele care nu se încadrează în grupurile I-IV. Acțiunile de bază ale Grupului I și ale Grupului II cu un indice de vâscozitate mai mare de 110 sunt uneori denumite de către specialiștii în comercializare drept acțiuni de bază ale Grupului I + și respectiv ale Grupului II +. Utilizarea crescută a uleiurilor de bază din grupa III a introdus, de asemenea, o diferențiere similară pentru aceste produse. Cu toate acestea, distincția este mai puțin clară. Uleiurile de bază din grupa III + pot fi utilizate pentru a se referi la uleiurile de bază cu un indice de vâscozitate mai mare de 130-150, în funcție de comerciant.

Stocurile de bază din grupa I sunt stocurile de bază de cea mai mică calitate. Sunt produse prin separarea fizică a moleculelor de lubrifiant folosind rafinarea solventului; un proces în două etape care implică îndepărtarea parțială a aromatelor cu un solvent și îndepărtarea ulterioară a cerii prin precipitare și un solvent diferit. Stocurile de bază din grupa I pot conține în continuare mai mult de 10% substanțe aromatice care conferă acestor stocuri de bază neaditizate o rezistență slabă la oxidare și vâscozitatea lor un răspuns la temperatură slab. Trebuie utilizate uleiuri speciale care conțin moleculele de ulei de bază dorite, astfel încât performanța stocului de bază din grupa I să depindă în mare măsură de sursa de țiței.

Stocurile de bază ale grupului II sunt fabricate cu o varietate de tehnologii de hidroprocesare. În instalațiile de modernizare sau hibride din Grupul II, o etapă de hidrotratare este adăugată la o instalație din Grupul I și permite o flexibilitate sporită în selectarea țițeiului peste stocurile de bază din Grupul I. Într-o instalație de hidrocracare din Grupul II construită special, procesele catalitice transformă moleculele non-lubrifiante în molecule de lubrifiant, oferind o flexibilitate mai mare a materiei prime și permițând utilizarea uleiurilor brute de calitate mai scăzută/cu costuri mai mici. Fabricarea stocului de bază din grupa II poate elimina o cantitate semnificativă de compuși și aromatici care conțin azot și sulf. Aceasta oferă un stoc de bază superior stocurilor de bază ale Grupului I. Stocurile de bază din grupa II sunt mai inerte și formează mai puțini produse de oxidare. Deoarece moleculele de hrană de bază din grupa II sunt fisurate și reformate, proprietățile produsului sunt mai puțin dependente de sursa de țiței.

Stocurile de bază ale grupului III sunt fabricate în același mod ca stocurile de bază ale grupului II, dar utilizând temperaturi mai ridicate sau timpi de ședere mai lungi în reactor. Acest lucru le oferă caracteristici de temperatură mult îmbunătățite. Stocurile de bază derivate gaz-lichid (GTL) se încadrează în grupa III. Stocurile de bază ale grupului III + pot fi, de asemenea, bio-sintetizate [3229] .

Presiunea pentru îmbunătățirea economiei de combustibil și reducerea emisiilor în aplicațiile auto a condus la o scădere a utilizării stocurilor de bază ale grupului I și o utilizare crescută a stocurilor de bază ale grupelor II și III. Disponibilitatea crescută a acestor stocuri de bază de calitate superioară a deschis noi aplicații pentru stocurile de bază ale Grupului II dincolo de cea creată din necesitatea lubrifianților auto de calitate superioară. De exemplu, trecerea la lubrifianți formulați din stocurile de bază ale Grupului II pentru motoarele cu piston portbagaj marin poate ajuta la reducerea costurilor de întreținere și de funcționare [3352] .

În mod tradițional, stocurile de bază din grupa IV au fost denumite stocuri de bază „sintetice”. Aceste polialfaolefine (PAO) sunt polimerizate din molecule mai mici. La momentul introducerii lor, acestea erau stocurile de bază cu cele mai bune performanțe disponibile. Pe măsură ce cererea a crescut, producătorii au început să utilizeze materii prime cu indice de viscozitate ridicat pentru a produce uleiuri minerale care să corespundă performanțelor PAO. Aceste stocuri de bază ale Grupului III s-au potrivit cu performanțele PAO, dar la un cost mai mic. În America de Nord, stocurile de bază ale Grupului III pot fi, de asemenea, denumite „sintetice” [464]. Au fost, de asemenea, dezvoltate stocuri de bază PAO biosintetizate [3229]. PAO cu vâscozitate redusă, utilizate în combinație cu stocurile de bază ale grupului III, oferă un instrument pentru a obține formulări de ulei de motor cu vâscozitate redusă pentru o economie îmbunătățită de combustibil, menținând în același timp caracteristici acceptabile de volatilitate a uleiului, Figura 1 [3216] .

figura 1. Un exemplu de modul în care PAO-urile pot fi utilizate pentru a extinde uleiurile de bază din grupa III pentru a atinge cerințele de vâscozitate și volatilitate 0W-30

(Sursa: ExxonMobil Chemical)

Stocurile de bază din grupa V includ polialchilen glicoli (PAG), naftalene alchilate (AN) și esteri precum esteri poliolici (esteri pentaeritritolici și esteri trimetilolpropanici) și esteri aromatici (ftalați și trimelițiți). Alții noi, cum ar fi lichidele ionice miscibile cu uleiul, continuă să fie dezvoltate și ele [2442]. Aceste stocuri de bază sintetice pot avea o varietate de proprietăți care le fac atractive pentru anumite aplicații:

  • stocurile de baze polare au proprietăți îmbunătățite oferite în mod tradițional de aditivi și pot reduce cantitatea de aditivi necesară,
  • o stabilitate termică mai mare poate extinde intervalul de temperatură de funcționare cu până la 50-100 ° C,
  • rezistența ridicată a peliculei și ungerea crescută pot reduce consumul de energie în unele aplicații,
  • unele sunt biodegradabile și au o toxicitate scăzută asupra mediului.