Skupine baznih ulja za proizvodnju motornih ulja | Sastav, karakteristike, što je bolje

Bazna ulja za motorna ulja služe im kao baza, kojima proizvođači dodaju potrebne aditive kako bi im dali željena svojstva i karakteristike. Stoga se osnovna motorna ulja mogu smatrati nekom vrstom "temelja" na kojem se dalje temelje sve karakteristike motornih ulja.

Sadržaj:

  • Klasifikacija i sastav baznih ulja
  • Najbolja bazna ulja
  • Dobivanje baze
  • Proizvođači
  • Konačni sastav proizvoda

Bazna ulja

Bazna ulja podijeljena su u pet skupina koje se međusobno razlikuju po kemijskom sastavu, a time i po svojstvima. Određuje kakvo će biti konačno motorno ulje na policama trgovina. A najzanimljivija je činjenica da se u njihovoj proizvodnji bavi samo 15 svjetskih naftnih kompanija, kao i sami aditivi, dok postoji puno više marki konačnog ulja. I tu, zasigurno, mnogi imaju logično pitanje: koja je razlika između ulja i koja je najbolja? Ali prvo, ima smisla razumjeti klasifikaciju ovih spojeva.

Skupine baznih ulja

Klasifikacija baznih ulja uključuje podjelu u pet skupina. To je navedeno u API 1509 Dodatak E.

Tablica klasifikacije API baznih ulja

Skupina baznih ulja Sadržaj sumpora,% Sadržaj zasićenih ugljikovodika,% Indeks viskoznosti
Skupina I > 0,03 <90 80-120 (prikaz, stručni)
Skupina II ≤0,03 ≥90 80-120 (prikaz, stručni)
Skupina III ≤0,03 ≥90 > 120
Skupina IV Poli alfa olefini
Skupina V Ostali koji nisu uključeni u skupine I-IV (složeni alkoholi i eteri)

Ulja 1. skupine

Ovi se sastavi dobivaju pročišćavanjem naftnih proizvoda koji ostaju nakon dobivanja benzina ili drugih goriva i maziva uporabom kemijskih reagensa (otapala). Nazivaju se i grubim uljima. Značajan nedostatak takvih ulja je prisutnost velike količine sumpora, više od 0,03%. Što se tiče karakteristika, takve formulacije imaju slabe pokazatelje indeksa viskoznosti (to jest, viskoznost vrlo ovisi o temperaturi i može normalno raditi samo u uskom temperaturnom rasponu). Trenutno se skupina 1 baznih ulja smatra zastarjelom i od njih se proizvodi samo mineralno motorno ulje. Indeks viskoznosti takvih baznih ulja je 80 ... 120. A raspon temperatura je 0 ° C ... + 65 ° C. Jedina prednost im je niska cijena.

Ulja 2. skupine

Bazna ulja skupine 2 dobivaju se kemijskim postupkom koji se naziva hidrokreking. Njihovo drugo ime su visoko rafinirana ulja. To je ujedno i pročišćavanje naftnih proizvoda, međutim, koristeći vodik i pod visokim tlakom (zapravo, postupak je višestupanjski i složen). Rezultat je gotovo bistra tekućina koja je bazno ulje. Sadržaj sumpora je manji od 0,03% i imaju antioksidativna svojstva. Zahvaljujući svojoj čistoći, vijek trajanja motornog ulja dobivenog na njegovoj osnovi značajno se povećava, a naslage i naslage ugljika u motoru smanjuju. Na bazi hidrokrekinga baznog ulja izrađuju se takozvane "HC-sintetike", koje neki stručnjaci nazivaju polusintetikom. Indeks viskoznosti u ovom je slučaju također u rasponu od 80 do 120.Ova se skupina naziva engleska kratica HVI (High Viscosity Index), što se doslovno prevodi kao indeks visoke viskoznosti.

Ulja 3 skupine

Ta se ulja dobivaju na isti način kao i prethodna, iz naftnih derivata. Međutim, značajke skupine 3 su povećani indeks viskoznosti, čija vrijednost prelazi 120. Što je veći ovaj pokazatelj, više rezultirajuće motorno ulje može raditi u širem temperaturnom rasponu, posebno u jakom mrazu. Često se sintetička motorna ulja izrađuju na bazi baznih ulja skupine 3. Sadržaj sumpora ovdje je manji od 0,03%, a sam sastav sastoji se od 90% kemijski stabilnih molekula zasićenih vodikom. Njegov drugi naziv je sintetika, ali zapravo nije. Ime grupe ponekad zvuči kao VHVI (indeks vrlo visoke viskoznosti), što se prevodi kao vrlo visok indeks viskoznosti.

Ponekad se skupina 3+ odvaja odvojeno, a baza za koju se ne dobiva iz nafte, već iz prirodnog plina. Tehnologija za njegovo stvaranje naziva se GTL (plin u tekućine), odnosno pretvaranje plina u tekuće ugljikovodike. Rezultat je vrlo čisto, bazno ulje nalik vodi. Njegove molekule imaju jake veze koje su otporne na agresivne uvjete. Ulja stvorena na takvoj bazi smatraju se potpuno sintetičkim, unatoč činjenici da se hidrokreking koristi u procesu njihovog stvaranja.

Sirovine 3. skupine izvrsne su za razvoj formulacija sintetičkih, univerzalnih motornih ulja koja štede gorivo u rasponu od 5W-20 do 10W-40.

4 grupe ulja

Ta su ulja stvorena na bazi polialfaolefina, a osnova su za takozvanu "pravu sintetiku" koja se odlikuje visokom kvalitetom. Riječ je o takozvanom baznom ulju polialfaolefina. Proizvodi se kemijskom sintezom. Međutim, značajka motornih ulja dobivenih na takvoj bazi je njihova visoka cijena, stoga se često koriste samo u sportskim automobilima i u premium automobilima.

5 grupa ulja

Postoje zasebne vrste baznih ulja, koje uključuju sve ostale formulacije koje nisu uključene u četiri gore navedene skupine (grubo govoreći, to uključuje sve formulacije za podmazivanje, čak i ne povezane s automobilskom opremom, koje nisu uključene u prve četiri). Konkretno, silikon, ester fosfata, polialkilen glikol (PAG), poliesteri, bio-maziva, vazelin i bijela ulja itd. Oni su zapravo dodaci drugim formulacijama. Na primjer, esteri se koriste kao aditivi baznim uljima za poboljšanje performansi. Tako smjesa esencijalnog ulja i polialfaolefina normalno djeluje na visokim temperaturama, pružajući tako povećanu deterdžentnost ulja i povećavajući životni vijek. Drugi naziv takvih formulacija su esencijalna ulja. Trenutno su najkvalitetniji i najviše performanse.Tu spadaju esterska ulja koja se, međutim, proizvode u vrlo malim količinama zbog svojih visokih troškova (oko 3% svjetske proizvodnje).

Dakle, karakteristike baznih ulja ovise o načinu na koji su dobivena. A to, pak, utječe na kvalitetu i karakteristike gotovih motornih ulja koja se koriste u automobilskim motorima. Također, na ulja dobivena naftom utječe njegov kemijski sastav. Napokon, to ovisi o tome gdje (u kojoj regiji na planetu) i kako je nafta proizvedena.

Koja su najbolja bazna ulja

Hlapljivost baznog ulja prema Noacku

Oksidacijska stabilnost

Pitanje koja su bazna ulja najbolja nije sasvim točno, jer sve ovisi o tome koje ulje na kraju treba dobiti i upotrijebiti. Za većinu proračunskih automobila sasvim je prikladna "polusintetika", stvorena na osnovi ulja za miješanje 2, 3 i 4 skupine. Ako govorimo o dobroj "sintetici" za skupe premium inozemne automobile, onda je bolje kupiti ulje na bazi baze 4.

Do 2006. godine proizvođači motornih ulja mogli bi se nazivati ​​"sintetičkim" uljima dobivenim na osnovi četvrte i pete skupine. Koja se smatraju najboljim baznim uljima. Međutim, trenutno je to dopušteno čak i ako se koristi bazno ulje druge ili treće skupine. Odnosno, samo su kompozicije temeljene na prvoj osnovnoj skupini ostale "mineralne".

Što se događa kod miješanja vrsta

Dopušteno je miješanje zasebnih baznih ulja koja pripadaju različitim skupinama. Tako možete prilagoditi karakteristike konačnih formulacija. Na primjer, ako miješate bazna ulja 3 ili 4 skupine sa sličnim sastavima iz skupine 2, dobit ćete "polusintetiku" s povećanim svojstvima izvedbe. Ako se spomenuta ulja pomiješaju s 1 skupinom, tada ćete dobiti i "polusintetiku", ali s već nižim karakteristikama, posebno visokim udjelom sumpora ili drugim nečistoćama (ovisno o specifičnom sastavu). Zanimljivo je da se ulja pete skupine u čistom obliku ne koriste kao baza. Njima se dodaju sastavi iz treće i / ili četvrte skupine. To je zbog njihove velike hlapljivosti i visoke cijene.

Karakteristična značajka ulja na bazi PAO je da je nemoguće napraviti 100% PAO sastav. Razlog leži u njihovoj vrlo lošoj topljivosti. I potrebno je otopiti aditive koji se dodaju tijekom proizvodnog procesa. Stoga se PAO uljima uvijek dodaje određena količina sredstava iz nižih skupina (treće i / ili četvrte).

Struktura molekularnih veza u uljima koja pripadaju različitim skupinama je različita. Dakle, u niskim skupinama (prvo, drugo, odnosno mineralna ulja) molekularni lanci slični su razgranatoj krošnji stabla s gomilom "krivih" grana. Lakše se ovaj oblik sklupča u kuglu, što se događa kad se smrzne. Sukladno tome, takva ulja smrznut će se na višoj temperaturi. Suprotno tome, u uljima visokih skupina lanci ugljikovodika imaju dugu, ravnu strukturu i teže im je "presaviti se". Stoga se smrzavaju na nižim temperaturama.

Proizvodnja i primanje baznih ulja

U proizvodnji suvremenih baznih ulja indeks viskoznosti, tačka tečenja, hlapljivost i stabilnost oksidacije mogu se neovisno kontrolirati. Kao što je gore spomenuto, bazna ulja proizvode se od nafte ili naftnih derivata (na primjer, mazuta), a postoji i proizvodnja od prirodnog plina pretvaranjem u tekuće ugljikovodike.

Kako se izrađuje osnovno motorno ulje

Samo ulje je složeni kemijski spoj, koji uključuje zasićene parafine i naftene, nezasićene aromatične olefine itd. Svaki takav spoj ima pozitivna i negativna svojstva.

Konkretno, parafini imaju dobru oksidacijsku stabilnost, ali na niskim temperaturama je "nula". Naftenske kiseline stvaraju talog u ulju pri visokim temperaturama. Aromatski ugljikovodici negativno utječu na oksidacijsku stabilnost, kao i na mazivost. Uz to, stvaraju naslage laka.

Nezasićeni ugljikovodici su nestabilni, odnosno mijenjaju svojstva tijekom vremena i na različitim temperaturama. Stoga se sve navedene tvari u baznim uljima moraju zbrinuti. I to se radi na različite načine.

Naziv supstance Indeks viskoznosti Ponašanje na niskim temperaturama Otpornost na oksidaciju
H-parafin Vrlo visoka, preko 175 Loše Dobro
Cikloparafini s jednim prstenom i dugim lancima Dobro, oko 130 Prosječno Prosječno
Polikondenzirani nafteni Niska, oko 60 Prosječno Prosječno
Dugolančani monoaromatski spojevi Niska, oko 60 Prosječno Prosječno
Poliaromatski spojevi Vrlo nisko, blizu nule Dobro Jako loše
Izoparafini s jako razgranatim lancem (PAO) Dobro, preko 130 Izvrsno Izvrsno

Metan je prirodni plin koji nema ni boju ni miris, najjednostavniji je ugljikovodik koji se sastoji od alkana i parafina. Alkani, koji su osnova ovog plina, za razliku od nafte, imaju jake molekularne veze i kao rezultat toga otporni su na reakcije sa sumporom i lužinama, ne stvaraju oborine i naslage laka, već se daju oksidaciji na 200 ° C. ° C.

Glavna poteškoća leži upravo u sintezi tekućih ugljikovodika, ali sam konačni postupak je hidrokrekiranje, gdje su dugi lanci ugljikovodika odvojeni u različite frakcije, od kojih je jedno potpuno prozirno bazno ulje bez sulfatnog pepela. Čistoća ulja je 99,5%.

Omjeri viskoznosti znatno su veći od onih izrađenih od PAO-a, a koriste se za proizvodnju učinkovitih, dugotrajnih automobilskih ulja. Ovo ulje ima vrlo nisku hlapljivost i izvrsnu stabilnost i na vrlo visokim i na izuzetno niskim temperaturama.

Proizvodnja baznog ulja

Proizvodnja baznog ulja

Razmotrimo detaljnije ulja svake gore navedene skupine, po čemu se razlikuju u svojoj proizvodnoj tehnologiji.

Skupina 1 . Dobivaju se od čistog ulja ili drugih uljnih materijala (često otpadni proizvodi u proizvodnji benzina i drugih goriva i maziva) selektivnom rafinacijom. Za to se koristi jedan od tri elementa - glina, sumporna kiselina i otapala.

Dakle, uz pomoć gline rješavaju se dušikovih i sumpornih spojeva. Sumporna kiselina u kombinaciji s nečistoćama daje mulj mulja. A otapala uklanjaju parafin i arome. Otapala se najčešće koriste jer su najučinkovitija.

Skupina 2 . Ovdje je tehnologija slična, ali je nadopunjena visoko pročišćenim pročišćavanjem s elementima s malim udjelom aromatičnih spojeva i parafina. To povećava oksidacijsku stabilnost.

Skupina 3 . Bazna ulja treće skupine u početnoj fazi dobivaju se poput ulja druge. Međutim, njihova je značajka postupak hidrokrekiranja. U ovom slučaju, naftni ugljikovodici prolaze hidrogeniranje i pucanje.

U procesu hidrogeniranja aromatski ugljikovodici uklanjaju se iz ulja (oni naknadno stvaraju naslage laka i naslage ugljika u motoru). Također uklanja sumpor, dušik i njihove kemijske spojeve. Slijedi stupanj katalitičkog krekiranja, u kojem se parafinski ugljikovodici cijepaju i "raspršuju", odnosno odvija se postupak izomerizacije. Zbog toga se dobivaju linearne molekularne veze. Štetni spojevi sumpora, dušika i ostalih elemenata koji preostaju u ulju neutraliziraju se dodavanjem aditiva.

Skupina 3+ . Takva bazna ulja proizvode se samom metodom hidrokrekinga, mogu se odvojiti samo sirovine, ne sirova nafta, već tekući ugljikovodici sintetizirani iz prirodnog plina. Plin se može sintetizirati za dobivanje tekućih ugljikovodika prema Fischer-Tropsch tehnologiji razvijenoj davne 1920-ih, ali istodobno pomoću posebnog katalizatora. Proizvodnja potrebnog proizvoda započela je tek krajem 2011. godine u pogonu Pearl GTL Shell u suradnji s Qatar Petroleumom.

Proizvodnja takvog baznog ulja započinje opskrbom postrojenja plinom i kisikom. Tada započinje faza rasplinjavanja s proizvodnjom sintetskog plina, koji je smjesa ugljičnog monoksida i vodika. Tada dolazi do sinteze tekućih ugljikovodika. A već daljnji postupak u lancu GTL je hidrokrekiranje nastale prozirne voštane mase.

Procesom pretvorbe plin-tekućina nastaje kristalno čisto bazno ulje koje je gotovo bez nečistoća koje se nalaze u sirovoj nafti. Najvažniji predstavnik takvih ulja, izrađenih pomoću tehnologije PurePlus, su Shell Helix Ultra, Pennzoil Ultra i Platinum Full Synthetic motorna ulja.

4. skupina . Ulogu sintetičke baze za takve sastave imaju već spomenuti polialfaolefini (PAO). Oni su ugljikovodici s duljinom lanca od oko 10 ... 12 atoma. Dobivaju se polimerizacijom (kombiniranjem) takozvanih monomera (kratki ugljikovodici duljine 5 ... 6 atoma. A sirovine za to su naftni plinovi butilen i etilen (drugo ime za duge molekule - decene). Ovaj postupak nalikuje "umrežavanju" na posebnim kemijskim strojevima Sastoji se od nekoliko faza.

U prvoj fazi, decene oligomerizacija kako bi se dobio linearni alfa olefin. Postupak oligomerizacije odvija se u prisutnosti katalizatora, visoke temperature i visokog tlaka. Drugi stupanj je polimerizacija linearnih alfa olefina, što rezultira željenim PAO. Ovaj postupak polimerizacije odvija se pri niskom tlaku i u prisutnosti organometalnih katalizatora. U završnoj se fazi vrši frakcijska destilacija na PAO-2, PAO-4, PAO-6 itd. Kako bi se osigurale potrebne karakteristike osnovnog motornog ulja, odabiru se odgovarajuće frakcije i polialfaolefini.

Grupa 5 . Što se tiče pete skupine, takva ulja se temelje na esterima - esterima ili masnim kiselinama, odnosno spojevima organskih kiselina. Ti spojevi nastaju kemijskim reakcijama između kiselina (obično karboksilnih kiselina) i alkohola. Sirovine za njihovu proizvodnju su organski materijali - biljna ulja (kokosovo, repica). Također, ponekad se ulja pete skupine proizvode od alkiliranih naftalena. Dobivaju se alkilacijom naftalena olefinima.

Kao što vidite, tehnologija proizvodnje postaje složenija od skupine do skupine, što znači da postaje skuplja. Zbog toga mineralna ulja imaju nisku cijenu, a PAO-sintetička ulja su skupa. Međutim, pri odabiru motornog ulja treba uzeti u obzir mnogo različitih karakteristika, a ne samo cijenu i vrstu ulja.

Zanimljivo je da ulja koja pripadaju petoj skupini sadrže polarizirane čestice koje su magnetske na metalne dijelove motora. Dakle, pružaju najbolju zaštitu u odnosu na druga ulja. Uz to, imaju vrlo dobra svojstva deterdženta, zbog kojih je količina aditiva za deterdžent svedena na minimum (ili jednostavno eliminirana).

Ulja na bazi estera (peta osnovna skupina) koriste se u zrakoplovstvu, jer avioni lete na visinama gdje je temperatura mnogo niža od one koja je zabilježena čak i na krajnjem sjeveru.

Suvremene tehnologije omogućuju stvaranje potpuno biorazgradivih esterskih ulja, jer su gore navedeni esteri ekološki prihvatljivi proizvodi i lako su biorazgradivi. Stoga su ova ulja ekološki prihvatljiva. Međutim, zbog njihove visoke cijene, vozači ih neće moći uskoro svugdje koristiti.

Proizvođači baznih ulja

Gotovo motorno ulje smjesa je baznog ulja i paketa aditiva. Štoviše, zanimljivo je da na svijetu postoji samo 5 tvrtki koje proizvode iste te aditive - to su Lubrizol, Ethyl, Infineum, Afton i Chevron. Sve poznate i ne tako poznate tvrtke koje proizvode vlastite tekućine za podmazivanje kupuju aditive od njih. Vremenom se njihov sastav mijenja, modificira, tvrtke provode istraživanja u kemijskim poljima i pokušavaju ne samo poboljšati performanse ulja, već i učiniti ih ekološki prihvatljivijima.

Što se tiče proizvođača baznih ulja, zapravo ih nema toliko, a uglavnom su to velike, svjetski poznate tvrtke, poput ExonMobila, koji je po ovom pokazatelju na prvom mjestu u svijetu (oko 50% svjetske količine bazno ulje četvrte skupine, kao i veliki udio u skupinama 2, 3 i 5). Osim nje, u svijetu postoje i veliki s vlastitim istraživačkim centrom. Štoviše, njihova je proizvodnja podijeljena u spomenutih pet skupina. Na primjer, takvi "kitovi" kao što su ExxonMobil, Castrol i Shell ne proizvode bazna ulja prve skupine, jer su "u kvaru".

Tržišni udio proizvođača baznih ulja

Proizvođači baznih ulja po skupinama
Ja II III IV V
Lukoil (Ruska Federacija) Exxon Mobil (EHC) Petronas (ETRO) ExxonMobil Inolex
Ukupno (Francuska) Ševron ExxonMobil (VISOM) Idemitsu Kosan Co. Exxon Mobil
Kuwait Petroleum (Kuvajt) Excell Paralubes Neste ulje (Nexbase) INEOS DOLJE
Neste (Finska) Ergon Repsol YPF Chemtura BASF
SK (Južna Koreja) Motiva Školjka (školjka XHVI i GTL) Chevron Phillips Chemtura
Petronas (Malezija) Suncor Petro-Kanada British Petroleum (Burmah-Castrol) INEOS
GS Caltex (Kixx LUBO)

Lukoil

Hatco
SK maziva Nyco america
Petronas Afton
H&R Chempharm GmbH Croda
Eni Synester
Motiva

Navedena bazna ulja u početku se dijele po viskoznosti. I svaka od grupa ima svoje oznake:

  • Prva skupina: SN-80, SN-150, SN-400, SN-500, SN-600, SN-650, SN-1200 i tako dalje.
  • Druga skupina: 70N, 100N, 150N, 500N (iako se vrijednost viskoznosti može razlikovati od proizvođača do proizvođača).
  • Treća skupina: 60R, 100R, 150R, 220R, 600R (ovdje se i brojevi mogu razlikovati ovisno o proizvođaču).

Sastav motornih ulja

Ovisno o karakteristikama gotovog automobilskog motornog ulja, svaki proizvođač bira svoj sastav i omjer sastavnih tvari. Na primjer, polusintetičko ulje obično se sastoji od oko 70% mineralnog baznog ulja (1 ili 2 skupine) ili 30% hidrokrekiranog sintetskog (ponekad 80% i 20%). Slijedi "igra" s aditivima (oni su antioksidanti, pjenasti, antifrikcijski, zgušnjavajući, disperzijski, deterdžentski, disperzivni, modifikatori trenja), koji se dodaju dobivenoj smjesi. Aditivi su obično loše kvalitete, tako da dobiveni gotov proizvod nema dobrih karakteristika i može se koristiti u proračunskim i / ili starim strojevima.

Sastav motornog ulja

Sintetičke i polusintetske formulacije na bazi baznih ulja skupine 3 danas su najčešće u svijetu. Imaju englesku oznaku Semi Syntetic. Njihova tehnologija proizvodnje je slična. Sastoje se od približno 80% baznog ulja (često se miješaju različite skupine baznih ulja) i aditiva. Ponekad se dodaju regulatori viskoznosti.

Sintetička ulja na bazi baze 4 već su prava "sintetika" Full Syntetic, na bazi polialfaolefona. Imaju vrlo visoke performanse i dug radni vijek, ali su vrlo skupi. Što se tiče rijetkih esterskih motornih ulja, sastoje se od mješavine baznih ulja iz 3 i 4 skupine i s dodatkom esterske komponente u volumetrijskoj količini od 5 do 30%.

Nedavno postoje "narodni majstori" koji u motorno ulje automobila dodaju oko 10% završne esterske komponente kako bi navodno povećali njegove karakteristike. Ne bi to trebao raditi! To će promijeniti viskoznost i može dovesti do nepredvidivih rezultata.

Tehnologija proizvodnje gotovog motornog ulja nije samo mješavina pojedinih komponenata, posebno baze i aditiva. Zapravo se ovo miješanje odvija u fazama, na različitim temperaturama, u različitim intervalima. Stoga za njegovu proizvodnju morate imati informacije o tehnologiji i odgovarajućoj opremi.

Većina sadašnjih tvrtki, koje imaju takvu opremu, proizvode motorna ulja koristeći se razvojem glavnih proizvođača baznih ulja i proizvođača aditiva, tako da često možete pronaći izjavu da nas proizvođači prave budalu i zapravo su sva ulja isti.