Реферат масла и смазки

Обновлено: 30.06.2024

В качестве смазочных материалов в технике применяют различные вещества, удовлетворяющие по своим свойствам разнообразным условиям работы узлов трения. Для смазывания дизелей используют жидкие смазочные материалы - моторные масла являющиеся продуктами переработки нефти. Для некоторых узлов валопроводов и передач применяют пластичные смазочные материалы — солидол или консталин.

Для специальных механизмов, работающих в особо тяжелых или необычных условиях, могут быть использованы также и твердые (например, графит) или газообразные вещества.

Важнейшей характеристикой моторною масла является его вязкость, т. е свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одного слоя относительно другого под воздействием внешних сил. Единицу кинематической вязкости в системе СИ выражают в м 2 /с. Для моторных масел ее определяют при 373 К (100°С). В литературе встречается обозначение вязкости в условных единицах ВУ, характеризующих отношение вязкости масла к вязкости воды при определенных температурных условиях.

Для образования прочной масляной пленки достаточной толщины, обеспечивающей жидкостное трение в подшипниках, желательна более высокая вязкость масла, а для обеспечения хорошего охлаждения трущихся деталей и надежного пуска холодного дизеля масло должно иметь достаточную жидкотекучесть, которой обладают только масла с пониженной вязкостью. Этим требованиям лучше удовлетворяют те масла, вязкость которых в меньшей степени изменяется при изменении температуры. Зависимость вязкости моторных масел от температуры характеризуют индексом вязкости, выражаемым в условных единицах, определяемых путем сравнения вязкости испытуемого с вязкостью эталонного масла.

Для каждого типа дизеля существует своя оптимальная вязкость масла, зависящая от конструкции, степени форсирования и условий его эксплуатации. Ее определяет завод — строитель дизеля в процессе доводки головного образца.

Из других регламентируемых стандартами физических показателей моторных масел необходимо отметить: температуру вспышки, характеризующую огнеопасность масла и наличие в нем низкокипящих фракций или примеси топлива, температуру застывания, позволяющую судить о прокачиваемости масла при низких температурах и ею применимости при запуске холодного дизеля, % долю механических примесей, воды, водорастворимых кислот и щелочей,

свидетельствующую о степени очистки масла.

Натуральные масла, получаемые при переработке нефти, не в полной мере удовлетворяют требованиям, предъявляемым к моторным маслам. Поэтому для улучшения природных свойств натуральных масел или придания им новых к базовому маслу добавляют специальные присадки или их композиции.

Для циркуляционных масел используют следующие типы присадок:

моющие, предотвращающие образование углеродистых отложений на горячих поверхностях деталей и закоксовывание поршневых колец; антиокислительные, замедляющие окисление масла при высоких температурах; диспергирующие, удерживающие попадающие в масло мелкие частицы во взвешенном состоянии и предотвращающие образование отложений в картере и других застойных зонах масляной системы; антикоррозионные, предотвращающие коррозионное разрушение антифрикционных покрытий подшипников; противопенные, предотвращающие вспенивание масла при его прокачивании и перемешивании с воздухом.

В некоторых случаях используются также присадки, улучшающие индекс вязкости, депрессорные, противоизносные и противозадирные присадки.

Для масел, используемых для смазывания цилиндров, важнейшее значение имеют нейтрализующие присадки, способные нейтрализовать кислоты, конденсирующиеся из продуктов сгорания топлива. При использовании высокосернистых тяжелых топлив необходимо обязательно применять такие присадки, предохраняющие от коррозионного воздействия сернистых соединений.

Некоторые виды присадок, положительно воздействуя на масло каждая по отдельности, несовместимы между собой, поэтому во избежание потери легирующих свойств присадок смешивать масла разных групп не допускается.

ФедеральноеАгентство по Образованию
ГосударственноеОбразовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования
БашкирскийГосударственный Университет
АКБП приБашГУ
Кафедра
Спец-ть:Управление Качеством

Выполнил:студент
ГруппыУК-01-06 III курса
ОрленкоВ.А.
Уфа, 2009

Синтетическое моторноемасло
— субстанция, полученнаяв результате синтеза. Что же вызвало необходимость такого синтеза и зачемвообще нужно было изобретать синтетику?
Дело в том, что условия,в которых работает любой двигатель не стабильны. После остановки моторостывает, после запуска прогревается, во время эксплуатации двигатель такжепостоянно изменяет свой режим работы – меняются обороты, температура, скоростьтрения и прочее. Поэтому идеальным моторным маслом для двигателя внутреннегосгорания (ДВС) могло бы быть такое масло, свойства и характеристики которого неизменялись бы при изменениях вышеперечисленных условий. Но это невозможно –при остывании любая субстанция становится гуще, при увеличении скорости трения– перегревается и так далее. Поэтому на определенном этапе развитиямоторостроения вопрос обеспечения максимальной стабильности свойств моторногомасла при разных условиях стал особо актуальным. А поскольку минеральная основамоторного масла имеет свои ограничения в плане обеспечения такой стабильности,ученые, путем синтеза молекул, получили синтетическую основу, котораязначительно менее подвержена влиянию внешних факторов и свойства которой болеестабильны в процессе длительной эксплуатации. Впервые синтетическое моторноемасло было применено в авиации, когда встала необходимость запускадвигателей при очень низких температурах (-40 и ниже). Минеральное масло притаких температурах просто замерзало. Понятно, что себестоимость синтетическогомасла была в те времена очень высокой, что не позволяло массово применять его вдвигателях автомобилей. Со временем синтетические моторные масла стали болеедешевыми в производстве и начали применяться в автомобильной промышленности. Синтетическиемасла обладают исключительно удачными вязкостно-температурнымихарактеристиками. Это, во-первых, гораздо более низкая, чем у минеральных,температура застывания (-50°С, -60°C) и очень высокий индекс вязкости, чтосущественно облегчает запуск двигателя в морозную погоду. Во-вторых, они имеютболее высокую вязкость при рабочих температурах свыше 100°C — благодаря этомумасляная пленка, разделяющая поверхности трения, не разрушается в экстремальныхтепловых режимах. К прочим достоинствам синтетических масел можно отнестиповышенную стойкость к деформациям сдвига (благодаря однородности структруры),высокую термоокислительную стабильность, то есть малую склонность к образованиюнагаров и лаков (лаками называют откладывающиеся на горячих поверхностяхпрозрачные, очень прочные, практически ничем не растворимые пленки, состоящиеиз продуктов окисления), а также небольшие по сравнению с минеральными масламииспаряемость и расход на угар.
По классификацииАмериканского института нефти (API) базовые масла подразделяются на пятькатегорий:
· Группа I — базовые масла, которые получены методом селективной очистки и депарафинизациирастворителями (обычные минеральные)
· Группа II-высокорафинированные базовые масла, с низким содержанием ароматическихсоединений и парафинов, с повышенной окислительной стабильностью (масла,прошедшие гидрообработку- улучшенные минеральные)
· Группа III-базовые масла с высоким индексом вязкости, полученные методом каталитическогогидрокрекинга (НС-технология). В ходе специальной обработки улучшаютмолекулярную структуру масла, приближая по своим свойствам базовые масла группыIII к синтетическим базовым маслам IV группы. Не случайно масла этой группыотносят к полусинтетическим (а некоторые компании даже к синтетическим базовыммаслам).
· Группа IV–синтетические базовые масла на основе полиальфаолефинов (ПАО).Полиальфаолефины, получаемые в результате химического процесса, имеютхарактеристики единообразной композиции, очень высокую окислительнуюстабильность, высокий индекс вязкости и не имеют молекул парафинов в своемсоставе.
· Группа V – другиебазовые масла, не вошедшие в предыдущие группы. В эту группу входят другиесинтетические базовые масла и базовые масла на растительной основе.

Различают нефтяные (минеральные) и синтетические смазочные масла, используемые в качестве, смазочных материалов. Нефтяные масла представляют собой жидкие смеси высококипящих углеводородов
(tкип. 300-600 °С). Получают дистилляцией нефти или удалением нежелательных компонентов из гудронов. На основе нефтяных масел получают пластичные и технологические смазки, смазочно-охлаждающие и гидравлические жидкости и пр.

Вложенные файлы: 1 файл

Васильев В. Смазочные масла.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Реферат на тему:

Выполнил: студент ТНТ-09

(tкип. 300-600 °С). Получают дистилляцией нефти или удалением нежелательных компонентов из гудронов. На основе нефтяных масел получают пластичные и технологические смазки, смазочно-охлаждающие и гидравлические жидкости и пр.

По происхождению или исходному сырью различают такие смазочные материалы:

- минеральные, или нефтяные, являются основной группой выпускаемых смазочных масел (более 90 %). Их получают при соответствующей переработке нефти. По способу получения такие материалы классифицируются на дистиллятные, остаточные, компаундированные или смешанные;

- растительные и животные, имеющие органическое происхождение. Растительные масла
получают путем переработки семян определенных растений. Наиболее широко в технике применяются касторовое масло.

- животные масла вырабатывают из животных жиров (баранье и говяжье сало, технический рыбий жир, костное и спермацетовые масла и др.).

- органические, масла по сравнению с нефтяными обладают более высокими смазывающими свойствами и более низкой термической устойчивостью. В связи с этим их чаще используют в смеси с нефтяными;

- синтетические, получаемые из различного исходного сырья многими методами (каталитическая полимеризация жидких или газообразных углеводородов нефтяного и ненефтяного сырья; синтез кремнийорганичес ких соединений - полисиликонов; получение фтороуглеродных масел). Синтетические масла обладают всеми необходимыми свойствами, однако, из-за высокой стоимости их производства применяются только в самых ответственных узлах трения. По внешнему состоянию смазочные материалы делятся на:

- жидкие смазочные масла, которые в обычных условиях являются жидкостями, обладающими текучестью ( нефтяные и растительные масла);

- пластичные, или консистентные, смазки, которые в обычных условиях находятся в мазеобразном состоянии (технический вазелин, солидолы, консталины, жиры и др.). Они подразделяются на антифрикционные, консервационные, уплотнительные и др.;

- твердые смазочные материалы, которые не изменяют своего состояния под действием температуры, давления и т. п. (графит, слюда, тальк и др.). Их обычно применяют в смеси с жидкими или пластичными смазочными материалами.

По назначению смазочные материалы делятся на масла:

- моторные, предназначенные для двигателей внутреннего сгорания (бензиновых, дизельных, авиационных);

- трансмиссионные, применяемые в трансмиссиях тракторов, автомобилей, комбайнов, самоходных и других машин;

- индустриальные, предназначенные главным образом для станков;

- гидравлические для гидравлических систем различных машин;

Также выделяют компрессорные, приборные, цилиндровые, электроизоляционные, вакуумные и др. масла.

Международную классификацию смазочных материалов, индустриальных масел и родственных продуктов устанавливает ГОСТ 28549.0-90 (ИСО 6743/0-81) (см.табл.)

Общепринятая классификация масел.

В первую очередь – это моторные масла. Особая группа масел, относящихся к моторным маслам - авиационные масла. Помимо авиационных, из моторных масел выделяют автомобильные масла и дизельные масла. То есть, совокупность авиационных, автомобильных и дизельных масел и есть моторные масла.

Международная классификация смазочных материалов, индустриальных масел и родственных продуктов

Открытые системы, смазки

Смазывание литейных форм

Компрессоры (включая холодильные машины и вакуумные насосы)

Двигатели внутреннего сгорания

Шпиндели, подшипники и сопряженные с ними соединения

Механическая обработка металлов

Временная защита от коррозии

Области, требующие применения пластических смазок

Прочие области применения

Цилиндры паровых машин

Классификация смазочных масел по назначению (ГОСТ 4.24.)

Для бензиновых двигателей

Для дизельных двигателей

Турбины общего назначения

Для механических передач

Индустриальные общего назначения

Масла различного назначения

Особую группу масел, относящихся к моторным, представляют авиационные, автомобильные и дизельные масла.

Затраты на смазочные масла по сравнению с затратами на топливо относительно невелики. Однако экономическое значение смазочных масел определяется не затратами на них, а их влиянием на безотказность, долговечность, экономичность и производительность машин, величину затрат на их техническое обслуживание и ремонт. Общий объем производства смазочных масел в российской нефтепереработке в 2006 году составил около 3 млн. тонн.

Моторное масло - это смазочный материал для поршневых двигателей внутреннего сгорания. Ресурс и надежность двигателя во многом зависят от того, насколько применяемое моторное масло по всем характеристикам соответствует предъявляемым требованиям. Любое несоответствие неизбежно влечет за собой существенные потери, связанные с затратами на ремонт двигателей и вынужденными простоями автомобиля.

Отечественная классификация моторных масел.

По ГОСТ 17479.1-85 моторные масла делятся по эксплуатационным свойствам на группы и по вязкости на классы.

Назначение и примеры применения групп масел показаны в табл.

Масла групп А и Б в настоящее время устарели и не выпускаются. Основную массу потребляемых масел составляют масла групп В и Г.

По вязкости масла подразделяются на следующие классы: 6, 8, 10, 12,14,16,20 мм2/с (сСт) при 100 °С, а также 4з/10,43/8, 53/10, 53/12, 63 /10, 63/12, 63/14. Обозначение в виде дроби относится к загущенным маслам. Знаменатель дроби показывает вязкость в мм 2 /с (сСт) при 100°С, а числитель регламентирует вязкость масла при -18 °С. Масла с малой вязкостью рекомендуется применять зимой, с большей вязкостью - летом, загущенные масла применяются круглый год (всесезонно).
Для большинства марок грузовых автомобилей, тракторов и машин на их базе летом применяются масла вязкостью 10 мм2/с (с/Ст) при 100°С, зимой - 8. Для бензиновых двигателей грузовых автомобилей масла вязкостью 8 мм2/с можно использовать как всесезонные.

Обозначение марки моторного масла состоит из трех групп знаков: первая - всегда буква М (масло моторное), вторая - класс вязкости при 100°С, третья - группа масла по эксплуатационным свойствам.

Назначение и примеры применения групп моторных масел

Нефорсированные бензиновые двигатели

Малофорсированные бензиновые двигатели

ГАЗ- 51, ЗИЛ – 120, -164

Малофорсированные дизельные двигатели

Среднефорсированные бензиновые двигатели

Нефорсированные дизельные двигатели

СМД-14Б, АМ-0.1, ЯМЗ-236

Высокофорсированные бензиновые двигатели *

Двигатели легковых автомобилей

Высокофорсированные дизельные двигатели

КамАЗ-740, ЯМЗ-238, -240, СМД-14БН,-18

Высокофорсированные бензиновые двигатели, работающие в условиях более тяжелых, чем двигатели с маслами группы Г

Высокофорсированные дизельные двигатели с наддувом, работающие в тяжелых условиях или когда применяемое топливо требует использования масел с высокой нейтрализующей способностью и противоокислительными свойствами, малой склонностью ко всем видам отложений

СМД-80, - 84, ЯМЗ-238Д,-240Н.А-0.1Т

Высокофорсированные бензиновые двигатели, работающие в условиях более тяжелых, чем двигатели, работающие на маслах групп Д₁ и Д₂. Отличаются повышенной диспергирующей способностью, малой склонностью ко всем видам отложений

М-63/12-Г₁ - масло моторное, класс вязкости 63/12 (всесезонное), предназначено для высокофорсированных бензиновых двигателей.

Разделение моторных масел на масла для бензиновых и масла для дизельных двигателей объясняется разным их качеством, что вызвано особенностями рабочих процессов в бензиновом и дизельном двигателях.

Из-за более короткого времени, отводимого на смесеобразование, горючая смесь в дизельном двигателе сгорает неполностью, образуется много сажи, которая попадает в масло. Поэтому в масла для дизельных двигателей вводится большее количество моющих (диспергирующих) присадок. Все дизели работают на бедных смесях (для более полного сгорания топлива), поэтому после сгорания остается много кислорода, температура деталей более высокая, и процесс окисления происходит более интенсивно. Поэтому масла для дизелей должны иметь более высокую стойкость против окисления. Кроме того, содержание серы в дизельном топливе на порядок выше, чем в бензинах, что требует большей концентрации антикоррозионных присадок.

Отечественная классификация дает возможность выбора масла по классу вязкости в зависимости от климатических условий эксплуатации (зима, лето в различных климатических зонах) и способа межсменного хранения машины (открытая стоянка, холодный гараж, отапливаемый гараж). Наиболее полно эта возможность проявляется в случае использования всесезонных масел.

Что же касается группы масла, то здесь выбора практически нет. Для каждой марки двигателя необходимо применять только ту группу, которая рекомендована заводом-изготовителем. Особенно опасно применять низшую, чем рекомендовано, группу масла. Это приводит к быстрому окислению масла с интенсивным образованием смол, лаковых отложений и нагара со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Международная классификация моторных масел.

В качестве международной принята классификация, применяющаяся в США. По этой классификации все моторные масла классифицируются по двум признакам: по вязкости и по качеству (области применения).

По вязкости классификация SAE (Society of Automobile Engineer's -Общество автомобильных инженеров) разделяет масла на классы: OW, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 20, 30, 40, 50, 60. Цифры обозначают вязкость в секундах Сейболта. Масла классов OW, 5W, 10W, 15W, 20W - зимние (winter - зима). Одним из главных показателей для них является температура застывания (табл. 4.4.).

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

1. Теоретические основы процесса………………………………………………..5

2. Характеристика сырья и продуктов…………………………. 14

3. Выбор и описание технологической схемы установки………………………15

4. Технологический расчет материального баланса и основных

Современное производство нефтяных смазочных масел основано на использовании процессов экстракционного разделения вакуумных дистиллятов и деасфальтизатов. К числу таких процессов относится селективная очистка масляного сырья избирательными растворителями, которая является одной из основных в технологии производства нефтяных масел.

Процесс предназначен для удаления из масляного сырья смолистых соединений, полициклических ароматических и нафтено-ароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, а также серо-, кислород-, азот- и металлоорганических соединений. В этом процессе закладываются такие важнейшие эксплуатационные характеристики масел, как вязкостно-температурные свойства, стабильность против окисления и приемистость к присадкам .

Сырьем процесса служат масляные дистилляты и деасфальтизаты гудронов, получаемые при вакуумной перегонке мазута. Целевые продукты процесса - рафинаты направляются на депарафинизацию с целью улучшения низкотемпературных свойств масел. Побочным продуктом селективной очис тки являются экстракты.

При очистке конкретного сырья учитывают результаты предварительных исследований, позволяющие установить примерные выход и качество получаемых продуктов.

Актуальность разрабатываемого проекта в п рименении наиболее перспективного избирательного растворителя - N -метилпирролидона в процессе селективной очистки с целью увеличения выхода рафината без ухудшения его качества.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА

Процесс селективной очистки имеет особое значение для производства нефтяных масел, т.к. позволяет существенно улучшить важнейшие эксплуатационные свойства масел. В качестве избирательных растворителей для очистки нефтяных фракций на практике используются лишь немногие, т.к. растворители селективной очистки должны :

· обладать высокой избирательностью и растворяющей способностью по отношению к извлекаемым компонентам сырья при умеренных температурах, способствующих интенсивному контакту сырья с растворителем;

· плохо растворяться в смеси желательных компонентов сырья, что облегчает его регенерацию из рафинатного раствора;

· иметь плотность, отличающуюся от плотности сырья для быстрого и четкого разделения фаз;

· обладать умеренной температурой кипения, отличающейся от температуры кипения сырья (на 120-150°С), что облегчает регенерацию растворителя из рафинатного и экстрактного растворов;

· быть химически и термически стабильными, то есть, не изменять своих свойств при эксплуатации и хранении;

· химически не взаимодействовать с компонентами очищаемого сырья; плохо растворяться в воде и растворять воду, не образовывать с ней азеотропных смесей;

· иметь низкую вязкость при температурах экстракции для обеспечения хорошего смешения с сырьем;

· обладать хорошими деэмульгирующими свойствами и не образовывать стойких эмульсий при смешении с сырьем при умеренном гидродинамическом воздействии;

· иметь достаточно высокую критическую температуру растворения (КТР) с сырьем, что позволяет проводить процесс при повышенных температурах; низкая температура застывания растворителя облегчает эксплуатацию установки в зимний период;

· не вызывать коррозии аппаратуры, быть нетоксичным, неядовитым, взрыво- и пожаробезопасным, дешевым и недефицитным.

Практически ни один из испытанных и используемых в промышленности растворителей перечисленным требованиям полностью не отвечает. Поэтому предпочтение отдается растворителям, которые удовлетворяют большинству упомянутых требований, обеспечивающих оптимальное проведение селективной очистки.

В настоящее время запатентовано более 200 растворителей и их смесей для использования в процессе селективной очистки масел и работы по дальнейшему поиску эффективных растворителей не прекращаются. Основными промышленными растворителями, нашедшими мировое применение, являются фенол, фурфурол и N -метилпирролидон.

По способности растворять углеводороды растворители делятся на две группы:

1. Растворители, которые смешиваются с жидкими углеводородами нефтяных фракций практически во всех отношениях. Это низкомолекулярные жидкие или сжиженные под давлением углеводороды парафинового ряда, этиловый эфир, хлороформ, четыреххлористый углерод и др. Одни из этих растворителей обладают слабой полярностью, другие вообще неполярны.

2. Полярные соединения, имеющие высокий дипольный момент (фенол, фурфурол, N -метилпирролидон, нитробензол, кетоны и др.). Растворимость нефтяных углеводородов в полярных растворителях зависит от соотношения их количества в растворе, а также от температуры и от химического состава нефтяных фракций.

Растворение компонентов масел в полярных и неполярных растворителях происходит за счет сил межмолекулярного взаимодействия.

Растворение углеводородов нефтяных фракций в неполярных растворителях происходит за счет дисперсионных сил. Неполярные растворители смешиваются с жидкими нефтяными углеводородами в любых соотношениях. Твердые же углеводороды ограниченно растворяются в неполярных растворителях, особенно при низких температурах.

Растворение компонентов масляных фракций в полярных растворителях происходит не только за счет дисперсионного взаимодействия, но и за счет поляризации неполярных и ориентации полярных молекул углеводородов, т.е. за счет индукционного и ориентационного взаимодействия. Наибольшей способностью растворяться в этом случае обладают наиболее поляризованные молекулы, в частности, гетероциклические и ароматические углеводороды различной степени разветвленности, так как в их растворении участвуют три типа межмолекулярного взаимодействия.

Если молекула углеводорода неполярна, но способна к образованию наведенного извне дипольного момента, то в растворении такого углеводорода принимают участие два типа межмолекулярного взаимодействия: дисперсионное и индукционное.

В растворении нормальных парафиновых углеводородов, не подверженных поляризации, участвуют силы дисперсионного взаимодействия.

По этим причинам в полярных растворителях легче растворяются полициклические углеводороды с короткими боковыми цепями, а также гетероциклические соединения, труднее подвергаются растворению циклические углеводороды с малым числом колец и длинными боковыми цепями и очень слабо растворяются парафиновые углеводороды. Эти особенности разного или избирательного растворения желательных и нежелательных компонентов используются в промышленных условиях для очистки масляных фракций. Эффективность применяемого растворителя для очистки масляного сырья характеризуется такими показателями, как избирательность (селективность) и растворяющая способность.

Растворяющая способность – это абсолютная растворимость компонентов масляных фракций в определенном количестве растворителя при определенной температуре.

По результатам многочисленных исследований, установлены следующие основные закономерности по влиянию химической структуры молекул полярных растворителей на их растворяющую способность (РС) :

1) у растворителей с моноциклической молекулярной структурой с одной функциональной группой РС растет симбатно их дипольным моментам;

2) у растворителей с ациклической структурой с одной и той же функциональной группой РС повышается с увеличением длины алкильной цепи независимо от значений их дипольных моментов (за счет увеличения доли дисперсионных сил);

3) наличие в молекуле второй и более функциональных групп снижает его РС (как у фурфурола и N -метилпирролидона);

4) наличие в молекуле полярного растворителя функциональных групп, способных образовывать водородные связи, всегда приводит к снижению их РС.

Селективными (избирательными) растворителями называют растворители, проявляющие разную растворяющую способность по отношению к различным компонентам нефтяного сырья. Избирательные свойства растворителя зависят от его дисперсионных и полярных свойств, которые определяются вкладом углеводородного радикала, обусловливающего дисперсионные силы, и функциональной группы, отвечающей за ориентационные силы.

Функциональные группы по их влиянию на избирательность растворителя располагаются в следующей последовательности:

Селективность растворения нежелательных компонентов масляных фракций у N -метилпирролидона выше, чем у фенола. По уменьшению избирательной способности растворители располагаются в следующей последовательности:

фурфурол > N -МП > фенол
Задача обработки нефтяных фракций растворителями заключается в том, чтобы подобрать такой растворитель, который бы обладал различной растворяющей способностью по отношению к желательным и нежелательным компонентам масел.

Важнейшими факторами, определяющими эффективность процесса, являются температура и кратность растворителя к сырью, в свою очередь эти факторы зависят от характера очищаемого сырья и требований к качеству очищенного продукта.

При очистке нефтяного сырья необходимо поддерживать такую температуру экстракции, при которой система состоит из двух фаз – рафинатного раствора, содержащего очищенный продукт (рафинат) и сравнительно небольшую часть растворителя и экстрактного раствора, состоящего в основном из растворителя и растворенных в нем нежелательных компонентов (экстракта). Это условие выполнимо при температурах ниже КТР данного сырья в данном растворителе на 20-30 0 С.

Расход растворителя на очистку обусловлен его свойствами, требованиями к качеству рафината, фракционным и химическим составом сырья и способом экстракции. Для получения рафината более высокого качества очистку необходимо проводить при более высоком расходе растворителя, однако при выборе кратности растворителя необходимо учитывать также, что чрезмерный его расход может привести не только к уменьшению выхода рафината, но и к ухудшению его качества. Обычно для дистиллятных фракций массовое отношение растворитель : сырье составляет (1,5-3,5) : 1, а для деасфальтизатов (2,5-5) : 1.

Преимуществом применения N -метилпирролидона по сравнению с фенолом и фурфуролом заключается в том, что при меньшей кратности растворителя к сырью он обеспечивает наиболее полное извлечение нежелательных компонентов и, соответственно, получение рафината лучшего качества.

Желательная степень очистки нефтяного сырья и выход рафината помимо оптимальных расхода растворителя и температуры очистки достигаются также применением наиболее совершенного метода экстракции. На современных промышленных установках селективную очистку осуществляют методом непрерывной противоточной экстракции. Преимущество его перед другими (однократным и многократным периодическим) заключается в простоте аппаратурного оформления, меньшем расходе растворителя при большем выходе рафината лучшего качества. При экстрагировании методом противотока очищаемый продукт по мере непрерывного движения навстречу растворителю все в большей степени освобождается от нежелательных компонентов, извлекаемых растворителем. Так как при этом КТР очищаемого сырья все время повышается, то для доизвлечения остающихся в рафинате нежелательных компонентов необходима более высокая температура экстракции. С этой целью создают разность между температурами растворителя и сырья (температурный градиент) 15-30 0 С. Зона наибольшей температуры – место ввода растворителя, наименьшей – место выхода экстрактного раствора. Температура в зависимости от растворителя составляет от 45 до 150°С.
ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТВОРИТЕЛЯ

В связи с ужесточением требований к охране окружающей среды как в России, так и за рубежом отмечается тенденция к замене высокотоксичного фенола менее токсичным и достаточно эффективным N -метилпирролидоном.

Характеристики N -метилпирролидона представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристика N -метилпирролидона

Наименование	Значение	Наименование	Значение
Молекулярная масса	99,13	Критический объем, м 3 /кмоль	0,316
Плотность при 25 0 С, кг/м 3	1028	Энтальпия испарения при 20 0 С, кДж/кг	550,0
Температура кипения, 0 С	204,3	Низшая теплотворная способность, кДж/кг	28000
Температура застывания, 0 С	-23,6	Поверхностное натяжение при 25 0 С, Н/м	0,041
Критическая температура, 0 С	451,0	Дипольный момент	4,09
Критическое давление, атм.	4,78	Вязкость динамическая при 50 0 С, мПа*с	1,01

Важным показателем эффективности растворителя является его взаимодействие с водой. N -метилпирролидон смешивается с водой в любом соотношении и поэтому, в отличии от фенола и фурфурола, не образует с ней азеотропной смеси. Следовательно, при очистке N -метилпирролидона отпадает необходимость в водном контуре, что значительно облегчает работу узла регенерации растворителя из экс трактного раствора [2].

N -метилпирролидон имеет более высокую температуру кипения, чем фенол и фурфурол, и казалось бы его труднее отогнать из экстрактного и особенно рафинатного растворов. Однако за счет меньшей теплоемкости N -метил-пирролидона КПД тарелок ректификационной колонны выше, чем при отгоне фенола, что дает возможность отогнать растворитель без серьезного уноса легкого продукта с растворителем и, кроме того, для снижения температур кипения растворителя отпарные колонны работают под вакуумом.

Плотность N -метилпирролидона несколько меньше плотности фенола и фурфурола, однако разность плотностей N -метилпирролидона и масляных фракций достаточна для быстрого их разделения. Меньшие вязкость и эмульгируемость смеси масло - N -метилпирролидон обеспечивают более быстрое расслоение фаз по сравнению с фенольной очисткой (более чем в 2 раза), что дает возможность увеличить производительность установки приблизительно на 25% [2].

К недостаткам N -метилпирролидона следует отнести его высокую стоимость и дефицитность, а также умеренную термическую стабильность . При 200 0 С начинается окисление N - метилпирролидона, а при температурах выше 300 0 С он разлагается в отсутствии кислорода с образованием смолистых продуктов. При контакте с воздухом в N -метилпирролидоне происходит растворение кислорода с образованием гидропероксидов, которые при температуре выше 160 0 С распадаются с образованием N - метилсукцинимидных соединений, имеющих щелочную реакцию. Реакцию разложения стимулирует присутствие воды. Амины при растворении в N - метилпирролидоне придают ему щелочную реакцию и могут в некоторой степени нейтрализовать кислые продукты, образующиеся при его высокотемпературном разложении. С повышением температуры кислотное число N -метилпирролидона увеличивается вследствие разрушения аминов. В присутствии воды возможно протекание реакций гидролиза с образованием муравьиной, метилгаммааминомасляной и гаммаоксимасляной кислот. Возможно также образование лактамов (внутренние амиды) и лактонов, наиболее интенсивно реакции гидролиза протекают при температурах выше 220 0 С. Во избежание разрушения аппаратуры вследствие коррозии при использовании N -метилпирролидона следует использовать для ее изготовления аустенитные хромоникелевые стали, ферритные хромистые стали и технический алюминий. Удовлетворительной коррозионной стойкостью обладают медь, латунь, а серый чугун и резины, напротив, очень нестойки при соприкосновении с продуктами разложения N -метилпирролидона. Легированная сталь коррозионно устойчива при всех температурах процесса с применением N -метилпирролидона. С целью предотвращения коррозии аппаратуры в процессе селективной очистки с применением N -метилпирролидона предусматривают деаэрацию и обезвоживание его растворов .
2. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ И ПРОДУКТОВ

Читайте также: