Моторные масла имеют сложный химический состав, состоящий из базовых масел и комплекса аддитивных присадок, которые улучшают свойства «базы».
Базовое масло
Согласно классификации Американского Института Нефти, существует 5 групп базовых масел:
I группа
Минеральные базовые масла, получаемые из нефти. Содержат менее 90% предельных углеводородов и 0,03 % серы, вследствие чего, достаточно быстро окисляется. Индекс вязкости — от 80 до 120, хотя обычно не превышает 90.
II группа
Улучшенные минеральные масла, которые прошли процедуру гидрообработки. Содержат не менее 90% предельных углеводородов и менее 0,03% серы, индекс вязкости от 80 до 120 (обычно превышает 90).
III группа
Масла III группы так же называются HC-синтетическими (Hydro-Cracking-Synthese-Technology). До 1999 года гидрокрекинговые масла считались минеральными, до того момента, как Castrol не стал писать на канистрах своих гидрокинговых масел слово «Synthetic», что вызвало возмущение компании Mobil. Состоялось разбирательство, в ходе которого суд постановил, что слово «Synthetic» не относится к вопросам технического описания товара. После этого прецедента гидрокрекинг, по сути, стал королем среди королей синтеза. К тому же, с тех пор технологии сильно развились и на сегодняшний день масла III группы в гражданской эксплуатации практически ничем не уступают маслам IV группы при гораздо меньшей стоимости производства.
На сегодняшний день существуют две основных технологии получения базовых масел III группы.
VHVI (Very High Viscosity Index)
Технология VHVI — это глубокое очищение масляных фракций нефти с последующей обработкой каталитическим гидрокрекингом, в ходе которого удаляются практически все серные и азотистые соединения, а так же происходит молекулярная модификация масла.
GTL (Gas to Liquid)
Преимущества
Недостатки
IV группа
ПолиАльфаОлефины (ПАО)
ПАО масла получают из нефтяных газов, преимущественно из этилена или бутилена, путем сложных, многоступенчатых химических реакций, в ходе которых масло «собирают», как конструктор. ПАО-масла имеют огромные преимущества перед всеми другими видами базовых масел:
ПолиАлкиленГликоли
ПАГ масла характеризуются очень высоким индексом вязкости, низкой зольностью, большей теплоемкостью (чем ПАО), высокой устойчивостью к сдвигу. Единственный недостаток — высокая цена.
V группа
Все остальные базовые масла, не вошедшие в первые 4 группы.
Группа базового масла
Содержание серы, %
Содержание предельных углеводородов, %
Индекс вязкости
Описание
I
>0,03
Таблица «5 групп базовых масел по API»
Присадки
Для улучшение свойств к базовым маслам добавляются различные присадки. Они улучшают индекс вязкости, добавляют моющие свойства и защищают детали двигатели, когда масляная пленка разрушается. Рассмотрим их подробнее.
Модификаторы вязкости (Viscosity Index Improvers, VIIs)
Полимерные загустители представляют собой молекулы, которые легко растворяются в маслах I, II и III группы. При нагревании они расширяются, увеличивая вязкость, а при низких температурах, наоборот, сжимаются, занимая меньше места, тем самым снижая вязкость.
Существуют два типа загустителей:
Способностью полимера модификатора вязкости противостоять деструкции называют стабильностью сдвига. Этот показатель измеряется с помощью 90-часового теста Курта Орбана (ASTM D7109) и называется индексом стабильности сдвига (SSI, Shear Stability Index). Чем ниже индекс, тем дольше масло способно сохранять вязкость.
OCP — олефиновые сополимеры, обладают хорошей растворимостью и термостабильностью. Широко используются в производстве благодаря невысокой стоимости.
PMA — полимеры полиметакрилата, содержащие алкильные боковые цепи, которые препятствуют образованию кристаллов воска в масле, обеспечивая отличные низкотемпературные свойства. Используются в маслах, которые предназначены для мощных, высокофорсированных двигателей.
Гидрогенизированные сополимеры стирола-диена
В зависимости от типа диена, различают стирол-бутадиеновые (SBC) и стирол-изопреновые (SIP) полимеры. Широко используются в энергосберегающих маслах.
Моющие присадки (детергенты)
Детергенты являются основными носителями щелочности, которая нейтрализует кислоты, возникающие в процессе сгорания топливно-воздушной смеси. Предотвращают образование нагара на поршнях и других деталях, а так же удерживают во взвешенном состоянии продукты загрязнения.
Свойство
Феноляты
Сульфонаты
Салицилаты
Диапазон щелочного числа (приблиз.)
0-300
0-500
0-300
Сера, %
0,5-4
0-4
0
Сульфоновые кислоты
нет
да
нет
Карбоновые кислоты
нет
нет
да
Гидролитическая стабильность
хорошая
умеренная
хорошая
Окислительная стабильность
очень хорошая
слабая
очень хорошая
Термическая стабильность
превосходная
превосходная
превосходная
Моющие свойства
хорошие
хорошие
превосходные
Ингибирование коррозии
слабое
хорошее
слабое
Антиоксислительный эффект
очень хороший
нет
очень хороший
Таблица «Сравнение свойств моющих присадок»
Диспергирующие присадки (дисперсанты)
Диспергенты предотвращают образование низкотемпературных отложений, шламов, а также забивание маслопроводов.
Противозадирные (разделительные)
Противозадирные присадки (EP, extreme pressure) работают в условиях предельных нагрузок, предотвращая сваривание. В местах очень высокого трения и температуры, противозадирные присадки разлагаются, создавая твердую пленку. Именно поэтому такие присадки еще называют разделительными. Наиболее известным представителем является диалкилдитиофосфат цинка — ZDDP.
Модификаторы трения
Модификаторы трения — присадки, снижающие потери на трение, увеличивают топливную экономичность, а так же исключают сухое трение «металл-металл». Обладают высокой полярностью (т.е. легко прилипают к металлу), при этом легко деформируются. Наиболее известным представителем является молибден.
Молибден в моторном масле
Дисульфид молибдена используют в качестве сухой смазки, например, в: смазки, дисперсии, фрикционные материалы и клеевые покрытия. В моторном масле молибден выполняет роль модификатора трения, т.е. является антифрикционной присадкой. Обеспечивает экономию топлива путем снижения трения, предотвращает образование задиров, снижают износ и шум.
Комплексы молибден-сера могут быть использованы в суспензии, но чаще растворяются в смазочных маслах в концентрации нескольких процентов.
Дисульфид молибдена, MoS2, наиболее распространенная природная форма молибдена, извлекается из руды и затем очищается для непосредственного использования в смазке. Поскольку дисульфид молибдена имеет геотермальное происхождение, он обладает стойкостью к воздействию тепла и давления. Это особенно актуально, если имеются небольшие количества серы для взаимодействия с железом и обеспечения сульфидного слоя, который совместим с MoS2 при сохранении смазочной пленки.
Ряд уникальных свойств отличают дисульфид молибдена от других твердых смазок:
Самым современным вариантом является разработка компании Infeneum — трехядерный молибден MoDTC (диалкилдитиокарбамат молибдена). Принципиальное отличие MoDTC от MoS2 состоит в его полной растворимости, поэтому коагуляция и выпадение в осадок кристаллов не происходит. В отличии от устаревшего варианта, дисульфида молибдена MoS2, эффективная дозировка MoDTC намного меньше и редко превышает 50-100 ppm.
Антиокислительные присадки
Создают на поверхности сплавов цветных металлов защитную, непроницаемую для агрессивных веществ, пленку, тем самым защищают их от коррозии.
Депрессоры
Присадки, понижающие температуру застывания масла, препятствуя потере текучести при низких температурах из-за образования твердых кристаллов парафинов.
Смешивание базовых масел и присадок
Моторное масло — это сложный продукт, рецептуры которого создавались ведущими компаниями не один десяток лет. Однако технология получения готового моторного масла — это не просто смешение компонентов. Это сложный технологический процесс, состоящий из нескольких стадий, которые происходят при разных температурах. Малейшее отступление от технологии может привести к значительной потере качества.
Поэтому масла RIXX производятся по запатентованной технологии CCBL. Суть процесса заключается в схлопывании миллиардов пузырьков в зоне блендинга, что позволяет на молекулярном уровне смешивать базовые масла и присадки. В эпицентре взрыва температура может достигать нескольких сот градусов, тогда как при обычном блендинге реакционная масса нагревается до 80 градусов. Масла, произведенные по такой технологии, обладают высокой однородностью, улучшенными смазывающими свойствами и увеличенным (до 25%) сроком службы.
Моторные масла ZIC производятся на основе самых высококачественных компонентов. Во-первых, это базовое масло с очень высоким индексом вязкости, изготовленное по технологии глубокого каталитического гидрокрекинга, а во-вторых, сбалансированные пакеты присадок от мировых лидеров в данной области – компаний Lubrizol и Infineum.
Технология гидрокрекинга в производстве базовых масел стала поистине революционным этапом в разработке моторных масел нового поколения. Практическое применение этот процесс получил в середине 70-х в США, а затем получил распространение в других регионах мира. Заслуга производителя ZIC – корпорации SK (http://www.skzic.com/eng/main.asp) состоит в существенной модернизации традиционного гидрокрекинга и выработке собственной технологии производства базового масла высшего качества – VHVI Technologyhttp: http://www.yubase.com/eng/main.asp
Производители гидрокрекинговых базовых масел, как правило, патентуют и охраняют собственные технологии производства. Обычно этим технологиям присваиваются сокращенные символы. У компании Shell – это XHVI (Extra High Viscosity Index); у BP – HC (Hydrocracker Component); у Exxon – ExSyn. Технология корпорации SK получила аббревиатуру VHVI (Very High Viscosity Index – т. е. очень высокий индекс вязкости).
Технология VHVI наделяет масла ZIC свойствами, идентичными «синтетике». Уникальные по своим качеством базовые масла VHVI превосходят стандартные показатели третьей группы по индексу вязкости, имеют гораздо меньшую испаряемость, содержат в несколько раз меньше ароматических углеводородов и серы. Поэтому моторные масла ZIC практически не меняют своих первоначальных свойств на протяжении всего срока службы. Масло имеет отличную текучесть при низких температурах (при запуске холодного двигателя) и более высокую вязкость при рабочей температуре двигателя, поэтому идеально противостоит износу. Низкая испаряемость и высокая температура вспышки способствуют достижению минимальных показателей по угару масла в двигателе.
На сегодняшний день моторные масла ZIC – одно из лучших предложений на украинском рынке. По качеству они ничем не уступают более именитым аналогам и при этом вполне доступны по цене. А оригинальная жестяная упаковка с несколькими степенями защиты практически устраняет возможность подделки продукции корпорации SK.
Можно с уверенностью утверждать, что продукты технологии VHVI – смазочные материалы ZIC, предлагаемые сегодня на украинском рынке, демонстрируют передовой уровень качества мировой нефтехимии, отвечают новейшим отечественным и международным требованиям к смазочным материалам.
Мнение
Сергей Яценко Водительский стаж – 18 лет
Масло ZIC я использую последние 8 лет и очень им доволен. Двигатель изнашивается мало, работает мягко, не шумно. Как-то меня остановил гаишник: почему, мол, на спуске ехал с выключенным мотором? И только когда прислушался, понял, что был неправ… Хорошо, что масло можно купить в 20-литровой емкости: когда у тебя тяжелый грузовик, это очень удобно.
Виктор Шумейко Водительский стаж – 17 лет
Лет семь назад мне посоветовали перейти на масло ZIC. И хорошо, что я это сделал: масло отличное, причем цена вполне доступная. Сейчас на рынке встречается много подделок, но при покупке ZIC я всегда уверен в качестве. Дело в том, что упаковка у этого масла не пластиковая, а жестяная и имеет специальную защиту.
Александр Сиваш Водительский стаж – 19 лет
Правильный выбор масла считаю делом очень серьезным. Я долго «перебирал харчами» и, наконец, остановился на масле ZIC. И не жалею: оно «умасливает» мотор так, как надо. Помню, как-то пробил радиатор и двигатель проработал всухую километров 30 – 40. А когда его разобрали, то удивились – задиров на поршнях и стенках цилиндров не было.
Группы базовых масел, или Про синтетику и минералку. Часть 3 – Группа III Гидрокрекинг
Всем привет! В этой статье, поговорим про базовые масла III группы
Базовые масла третьей группы должны, так же, как и масла II группы содержать более 90% предельных (насыщенных) углеводородов и менее 0,03% серы.
Основная разница согласно классификации API кроется в индексе вязкости, который должен быть уже более 120. По факту, у готовых масел индекс гораздо больше.
По сути, III группа – это базовые масла, произведенные по технологии гидрокрекинга, именно этот процесс позволяет достичь нужных показателей.
Гидрокрекинговое базовое масло
Это самый спорный и неоднозначный вид базовых масел. Почему? Да потому что такое масло делается из той же нефти что и первые две группы, а называется синтетикой. Почему это так, я расскажу чуть позже
Вместе с тем, гидрокрекинг является самым массовым и популярным на сегодняшний день видом базового масла.
Слово «Гидрокрекинг» (по-английски Hydrocracking) произошло от двух слов – Hydro – «водород» и crack – «расщеплять, разламывать»
Технологии гидрокрекинга различных производителей
На изображении вы видите технологии гидрокрекинга трех разных производителей – это Liqui Moly, Chevron и Petro Canada.
В качестве сырья используется парафиновый гач или газойль, полученные при вакуумной перегонке на первых этапах переработки нефти.
В процессе производства, происходит обработка парафинов, водородом в присутствии каталитического нейтрализатора.
Смысл каталитического гидрокрекинга – разделить длинные молекулярные цепочки тяжелых углеводородов (парафины) с длиной (> C35) на более короткие (C20 — C35) с однородной структурой (изопарафины) и насытить места разрывов цепочек водородом, увеличить количество изопарафинов, раскрыть кольца ароматических и нафтеновых молекул.
Из презентации Petro Canada
Все это происходит при давлении до 400 атмосфер, а температура доходит до 500⁰С.
При этом, из базы, с помощью того же водорода, удаляются серные, азотистые и другие нежелательные соединения
Далее, чтобы не допустить разрыва новых молекулярных цепочек, масло дистиллируется в вакууме, а затем удаляются остатки парафинов.
Результатом становится высококачественное базовое масло с отличным индексом вязкости, достойной противоокислительной стабильностью, низким содержанием серы, хорошими низкотемпературными свойствами, низкой испаряемостью.
Чтобы еще улучшить низкотемпературные свойства и индекс вязкости, может применяться и применяется некоторыми компаниями гидроизомеризация – это процесс превращения линейных цепочек парафинов в разветвленные под воздействием водорода. Так поступает, например, Shell при производстве своих XHVI масел и Petro Canada при производстве HT синтетики.
Изомеризация
Современные масла на базе гидрокрекинга с хорошими пакетами присадок не особо уступают так называемым «настоящим синтетическим» маслам из IV и V групп. Главные отличия, пожалуй, в низкотемпературных свойствах, стабильности к окислению и испаряемости, да и то эти отличия не такие и большие.
Самыми крупными мировыми производителями базовых масел III группы являются:
Также производством таких масел занимаются:
Другие крупные производители базовых масел III группы
ExxonMobil, GS Caltex, Лукойл, Nippon Oil и другие компании
Каждый производитель называет свою технологию гидрокрекинга по-своему, поэтому на канистрах можно встретить следующие названия и аббревиатуры, которые скажут нам о том, что это гидрокрекинг:
HC-Synthese, НС-синтетика, High-Tech-Synthese-Technology, HT, VHVI, XHVI и другие…
Кстати, многие оригинальные OEM масла (Toyota, Nissan итд) делаются тоже на базе III группы
Ну и для сравнения, давайте посмотрим на интересную таблицу из отличной книги бывшего старшего научного сотрудника института энергетики, автора нескольких книг и множества научных статей, бакалавра в области химии Leslie R. Rudnick
В данной таблице приведено сравнение базовых масел I, II и III групп одинаковой вязкости.
По всем основным показателям, преимущество группы III очевидно. Давайте по порядку:
-Индекс вязкости 133 против 95 и 99
-Температура вспышки 234 против 216 и 222
-Испаряемость по Noack также почти в два раза меньше – 7,8 против 17 и 16,5
-Содержание серы – менее 10 ppm (частей на миллион) против 5800 и 300, а содержание азота менее 1 ppm против 12 и 4
А теперь перейдем к вопросу «синтетичности» гидрокрекинговых масел. Напомню, что несмотря на то что такие базовые масла производятся из сырой нефти, так же, как и группы I и II, в большинстве стран, в том числе и в России на их упаковке пишут «Синтетика»
Гидрокрекинг – это синтетика или нет?
Споры по этому поводу не утихают уже долгие годы, а многие автолюбители, узнав нюансы тут же начинают считать, что их просто обманывают.
Оценить эту ситуацию каждый может по-своему, а я же расскажу, как и почему гидрокрекинговые масла стали называть синтетическими.
Я расскажу здесь по-простому и вкратце, а в описании оставлю ссылку, перейдя по которой можно ознакомиться с ситуацией подробнее.
Итак, все началось в конце 90-х годов прошлого столетия, когда компания Castrol, успешно продающая свои передовые синтетические масла Syntec® при производстве которых использовались ПАО, решила вдруг изменить состав масла. И просто заменила ПАО на гидрообработанное базовое масло. Такой финт естественно позволил существенно снизить цены на готовые масла. Надпись «Синтетика» при этом естественно осталась. При этом еще и крутились рекламные ролики, в которых говорилось о «Превосходной защите двигателя» и «Уникальной молекулярной структуре»
Старая реклама Castrol
Товарищи из Mobil, естественно не смогли сдержаться, так как «Синтетика» от Castrol была дешевле «Синтетики» от Mobil, а изготовлена при этом по другой технологии.
В результате Mobil подала жалобу о вводящей в заблуждение и обманывающей потребителей рекламе Castrol в Отдел национальной рекламы США (NAD).
Mobil утверждал что настоящие синтетические материалы должны создаваться искусственным путем из простых молекул, которые сами по себе не являются естественными.
Castrol же заявлял что в процессе гидрокрекинга молекулярная структура вещества (парафинов) разрушается и далее, в процессе химических реакций, образуются новые молекулы, отличные от встречающихся в природе. И это, вроде как тоже синтез.
Данный конфликт вызвал весьма бурную реакцию в индустрии. А такие научно-технические организации как SAE и API вообще перестали употреблять термин «Синтетика» в своих документах.
Ну а решение по этому делу было неоднозначным и кардинально повлияло на дальнейшее развитие индустрии.
В апреле 1999г NAD объявил, что представленные компанией Castrol доказательства, являются разумным основанием считать их продукт синтетическим.
Кроме того, решение SAE и API об отказе использования термина «Синтетика» в документах, NAD посчитал как решение отрасли не ограничивать использование этого термина.
Таким образом, термин «Синтетика» стал маркетинговым и перестал обозначать технологию производства.
Помните же эту сноску:
Шумихи было конечно много, но тем не менее многие известные производители посчитали решение правильным.
Ну а дальше, как вы понимаете, понеслось. Настала эра гидрокрекинга. Все захотели производить такую синтетику и технологии гидрокрекинга стали очень активно развиваться, что продолжается и в настоящее время.
Учитывая все вышесказанное, каждый, наверное, сам сделает свой вывод и решит обман это или нет – писать на маслах, произведенных из III группы слово «Синтетика»
Стоит добавить, что в таких маслах нет ничего такого плохого, а современные представители совсем немного уступают синтетическим маслам на ПАО.
Технология гидрокрекинга в производстве базовых масел стала поистине революционным этапом в разработке моторных масел нового поколения. Практическое применение этот процесс получил в середине 70-х в США, а затем получил распространение в других регионах мира. Заслуга производителя ZIC – корпорации SK (http://www.skzic.com/eng/main.asp) состоит в существенной модернизации традиционного гидрокрекинга и выработке собственной технологии производства базового масла высшего качества – VHVI Technologyhttp: http://www.yubase.com/eng/main.asp
Сергей Яценко 
Виктор Шумейко 
Александр Сиваш 
Технологии гидрокрекинга различных производителей
Из презентации Petro Canada
Изомеризация
Другие крупные производители базовых масел III группы
Старая реклама Castrol