В статье рассмотрено современное производство базовых масел, их виды, типы, способы получения и классификация. Их композиционное разнообразие представлено на основе многообразия видов товарных масел. Представлен перечень нефтеперерабатывающих предприятий, производящих базовые масла на территории России, а также рассмотрены принципиальные схемы производства некоторых из них
базовые масла, API, гидрогенизационные процессы
К началу XX века нефтеперегонные заводы преимущественно получали керосин, который использовался в народном хозяйстве в качестве горючего для освещения, а получаемые мазут и легкие фракции фактически не были использованы. Во второй половине XX в. во многих странах мира наблюдалась тенденция к развитию собственных технологий производства, как высококачественного топлива, так и смазочных материалов [1].
В настоящее время мазут является важнейшим источником сырья для производства базовых минеральных масел. Его получают в результате первичной атмосферно-вакуумной перегонки тяжелой нефти с содержанием масляных фракций не менее 38%, относящейся к битуминозному типу.
Все базовые масла по происхождению можно разделить на 3 вида: нефтяные, синтетические и смешанные. Нефтяные масла являются наиболее распространенным. По способу производства их подразделяют на дистиллятные, остаточные и компаундированные.
В настоящее время все большее распространение получают синтетические масла благодаря высоким показателям кинематической вязкости и индекса вязкости.
При смешении базовых масел с различной вязкостью и добавлением присадок получают готовые товарные масла (табл. 1).
Таблица 1 – Виды товарных масел
|
Товарные масла |
|
|
Смазочные |
Не смазочные |
|
Моторные |
Технологические |
|
Авиационные |
Электроизоляционные |
|
Энергетически |
Медицинские |
|
Трансмиссионные |
Парфюмерные |
|
Индустриальные |
Пластификаторы |
В середине XX в. века выли предложены варианты классификации качества базовых масел, одна из них была представлена Американским Институтом Нефти (API) в 1969 году, согласно которой оценивалось качество моторных масел в зависимости от их характеристик и типам применяемых двигателей. Лишь в 90-х годах прошлого века API представил дополнения к ранее предложенной классификации, которая включала уже в целом базовые масла (табл. 2).
Современные тенденции рынка товарных масел, связаны с приоритетным спросом на потребление базовых масел II и III групп по API, так как I группа не отвечает требованиям стандартов качества [2].
Таблица 2 – Классификация базовых масел API [2]
|
Группа |
Содержание, % мас. |
Индекс вязкости |
|
|
сера |
парафины |
||
|
I |
> 0,03 |
<90 |
80-120 |
|
II |
<0,03 |
>90 |
80-120 |
|
III |
<0,03 |
>90 |
>120 |
|
IV (синт) |
<0,03 |
>90 |
140-160 |
|
V |
<0,03 |
>90 |
140-160 |
В зависимости от используемого сырья и методов получения готовые базовые масла делятся на три типа: минеральные, синтетические и сложные эфиры (рис. 1).
Рисунок 1 – Типы базовых масел и способы их получения [3]
На основе композиций базовых масел получают товарные масла. Они содержат от 75 до 99% базовых масел и от 1 до 25% присадок (рис. 2).
Рисунок 2 – Состав моторных масел [3]
В России в настоящее время стабильно производят масла нефтеперерабатывающие предприятия группы Лукойл (ООО «Лукойл-Пермнефтеоргсинтез», ООО «Лукойл-Волгограднефтепереработка», ООО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез»), АО «Ангарская нефтехимическая компания», АО «Орскнефтеоргсинтез», ООО «Ярославский опытно-промышленный нефтемаслозавод им. Д. И. Менделеева», АО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания», ПАО АНК «Башнефть», АО «Газпромнефть-ОНПЗ», АО «ТАНЕКО», ПАО «Славнефть-ЯНОС» (Ярославский НПЗ), АО «ТАИФ-НК» [4].
Ключевые предприятия по производству базовых масел наряду с традиционными физическими процессами все шире применяют гидрогенизационные процессы. Это приводит к их существенному преобладанию в производстве базовых компонентов масел (табл. 3).
Таблица 3 – Сравнение основных свойств базовых масел
|
Показатель |
Технология |
|
|
Гидрогенизационные |
Физи- ческие |
|
|
Индекс вязкости |
120-145 |
90-105 |
|
Содержание серы, % масс. |
≤ 0,03 |
0,3-0,7 |
|
Концентрация парафинов, % масс. |
95-99 |
70 |
В настоящее время используется несколько технологий получения базовой основы масел:
– Chevron-Lummus (США), согласно которой в первую очередь проводится гидрокрекинг вакуумного газойля и деасфальтизата, далее остаток полученный при гидрокрекинге, подвергается процессу гидродепарафинизации и гидроочистке, в результате чего получаются масла II и III групп (например, АО «ТАНЕКО», АО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания»);
– Exxson Mobil (США), согласно этой технологии в первую очередь производится селективная очистка масел, а затем гидрооблагораживание рафинатов и их депарафинизация или гидроизомеризация парафинов (например, АО «Ангарская НХК»).
В качестве примера на рис. 3 представлена схема производства базового масла III группы на АО «Ангарская НХК» (рис. 3). Такая схема является гибкой, так как позволяет перерабатывать как рафинаты селективной очистки, так и вакуумные дистилляты, обеспечивая выпуск масел I-III групп. Такая схема актуальна для заводов, применяющих в качестве сырья каталитической депарафинизации продукты гидрокрекинга высокого давления.
В России крупнейшими группами компаний по нефтепереработке являются НК «Роснефть» и НК «Лукойл», в том числе занимающиеся производством компонентов базовых масел. На рис. 4 представлены крупнейшие компании – производители базовых масел в мире (по объемам перерабатываемого сырья) в сравнении с российскими производителями масел.
Российские компании, относительно зарубежных перерабатывают намного меньше сырья в производстве масел и смазочных материалов, что напрямую влияет на объемы производимой готовой продукции и не позволяет расширить объемы и рынки сбыта.
Рисунок 3 – Схема производства базового масла III группы на Ангарском НПЗ
Рисунок 4 – Производители базовых масел
России и мира [5]
Несмотря на все преимущества гидрогенизационных процессов они имеют ряд недостатков. Во-первых, неспособность изготавливать высоковязкие базовые компоненты масел; во-вторых, капиталоемкость и энергоемкость производства, наличие высоких температур и давления; в-третьих, значительное потребление водорода, а также сокращение объемов конечной продукции, в связи с образованием большого количества газов.
К началу XX века нефтеперегонные заводы преимущественно получали керосин, который использовался в народном хозяйстве в качестве горючего для освещения, а получаемые мазут и легкие фракции фактически не были использованы. Во второй половине XX в. во многих странах мира наблюдалась тенденция к развитию собственных технологий производства, как высококачественного топлива, так и смазочных материалов [1].
В настоящее время мазут является важнейшим источником сырья для производства базовых минеральных масел. Его получают в результате первичной атмосферно-вакуумной перегонки тяжелой нефти с содержанием масляных фракций не менее 38%, относящейся к битуминозному типу.
Все базовые масла по происхождению можно разделить на 3 вида: нефтяные, синтетические и смешанные. Нефтяные масла являются наиболее распространенным. По способу производства их подразделяют на дистиллятные, остаточные и компаундированные.
В настоящее время все большее распространение получают синтетические масла благодаря высоким показателям кинематической вязкости и индекса вязкости.
При смешении базовых масел с различной вязкостью и добавлением присадок получают готовые товарные масла (табл. 1).
Таблица 1 – Виды товарных масел
|
Товарные масла |
|
|
Смазочные |
Не смазочные |
|
Моторные |
Технологические |
|
Авиационные |
Электроизоляционные |
|
Энергетически |
Медицинские |
|
Трансмиссионные |
Парфюмерные |
|
Индустриальные |
Пластификаторы |
В середине XX в. века выли предложены варианты классификации качества базовых масел, одна из них была представлена Американским Институтом Нефти (API) в 1969 году, согласно которой оценивалось качество моторных масел в зависимости от их характеристик и типам применяемых двигателей. Лишь в 90-х годах прошлого века API представил дополнения к ранее предложенной классификации, которая включала уже в целом базовые масла (табл. 2).
Современные тенденции рынка товарных масел, связаны с приоритетным спросом на потребление базовых масел II и III групп по API, так как I группа не отвечает требованиям стандартов качества [2].
Таблица 2 – Классификация базовых масел API [2]
|
Группа |
Содержание, % мас. |
Индекс вязкости |
|
|
сера |
парафины |
||
|
I |
> 0,03 |
<90 |
80-120 |
|
II |
<0,03 |
>90 |
80-120 |
|
III |
<0,03 |
>90 |
>120 |
|
IV (синт) |
<0,03 |
>90 |
140-160 |
|
V |
<0,03 |
>90 |
140-160 |
В зависимости от используемого сырья и методов получения готовые базовые масла делятся на три типа: минеральные, синтетические и сложные эфиры (рис. 1).
Рисунок 1 – Типы базовых масел и способы их получения [3]
На основе композиций базовых масел получают товарные масла. Они содержат от 75 до 99% базовых масел и от 1 до 25% присадок (рис. 2).
Рисунок 2 – Состав моторных масел [3]
В России в настоящее время стабильно производят масла нефтеперерабатывающие предприятия группы Лукойл (ООО «Лукойл-Пермнефтеоргсинтез», ООО «Лукойл-Волгограднефтепереработка», ООО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез»), АО «Ангарская нефтехимическая компания», АО «Орскнефтеоргсинтез», ООО «Ярославский опытно-промышленный нефтемаслозавод им. Д. И. Менделеева», АО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания», ПАО АНК «Башнефть», АО «Газпромнефть-ОНПЗ», АО «ТАНЕКО», ПАО «Славнефть-ЯНОС» (Ярославский НПЗ), АО «ТАИФ-НК» [4].
Ключевые предприятия по производству базовых масел наряду с традиционными физическими процессами все шире применяют гидрогенизационные процессы. Это приводит к их существенному преобладанию в производстве базовых компонентов масел (табл. 3).
Таблица 3 – Сравнение основных свойств базовых масел
|
Показатель |
Технология |
|
|
Гидрогенизационные |
Физи- ческие |
|
|
Индекс вязкости |
120-145 |
90-105 |
|
Содержание серы, % масс. |
≤ 0,03 |
0,3-0,7 |
|
Концентрация парафинов, % масс. |
95-99 |
70 |
В настоящее время используется несколько технологий получения базовой основы масел:
– Chevron-Lummus (США), согласно которой в первую очередь проводится гидрокрекинг вакуумного газойля и деасфальтизата, далее остаток полученный при гидрокрекинге, подвергается процессу гидродепарафинизации и гидроочистке, в результате чего получаются масла II и III групп (например, АО «ТАНЕКО», АО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания»);
– Exxson Mobil (США), согласно этой технологии в первую очередь производится селективная очистка масел, а затем гидрооблагораживание рафинатов и их депарафинизация или гидроизомеризация парафинов (например, АО «Ангарская НХК»).
В качестве примера на рис. 3 представлена схема производства базового масла III группы на АО «Ангарская НХК» (рис. 3). Такая схема является гибкой, так как позволяет перерабатывать как рафинаты селективной очистки, так и вакуумные дистилляты, обеспечивая выпуск масел I-III групп. Такая схема актуальна для заводов, применяющих в качестве сырья каталитической депарафинизации продукты гидрокрекинга высокого давления.
В России крупнейшими группами компаний по нефтепереработке являются НК «Роснефть» и НК «Лукойл», в том числе занимающиеся производством компонентов базовых масел. На рис. 4 представлены крупнейшие компании – производители базовых масел в мире (по объемам перерабатываемого сырья) в сравнении с российскими производителями масел.
Российские компании, относительно зарубежных перерабатывают намного меньше сырья в производстве масел и смазочных материалов, что напрямую влияет на объемы производимой готовой продукции и не позволяет расширить объемы и рынки сбыта.
Рисунок 3 – Схема производства базового масла III группы на Ангарском НПЗ
Рисунок 4 – Производители базовых масел
России и мира [5]
Несмотря на все преимущества гидрогенизационных процессов они имеют ряд недостатков. Во-первых, неспособность изготавливать высоковязкие базовые компоненты масел; во-вторых, капиталоемкость и энергоемкость производства, наличие высоких температур и давления; в-третьих, значительное потребление водорода, а также сокращение объемов конечной продукции, в связи с образованием большого количества газов.
1. Закиева, Р.Р. Получение базовых масел III группы качества по классификации API из тяжелого углеводородного сырья с применением гидрокаталитических процессов / Р.Р. Закиева, С.М. Петров, Г.П. Каюкова, Н.Ю. Башкирцева // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - т. 17. - № 18. - С. 209-212.
2. Буньковский, В.И. Внедрение инновационного проекта получения высококачественных продуктов нефтепереработки в АО «Ангарская нефтехимическая компания» / В.И Буньковский // Проблемы развития экономики и предпринимательства: Материалы XVI всероссийской науч-но-практической конференции. - 2018. - С. 23-28.
3. Вопросы о смазках. - Текст электронный // Engine Oil G-Energy. - URL: https://clck.ru/36YXWR (дата обращения: 10.11.2023)
4. Колодин, В.С. Проблемы модернизации нефтеперерабатывающей промышленности России в условиях санкционного давления / В.С. Колодин, Г.В. Давыдова. - DOIhttps://doi.org/10.17150/2411-6262.2022.13(2).19. - Текст электронный //Baikal Research Journal - 2022. - Т.13 - № 2. - URL: clck.ru/ 36YXY5 (дата обращения: 02.11.2023).
