что такое масла gtl
Группы базовых масел, или Про синтетику и минералку. Часть 4 – Группа III GTL
В этой статье мы поговорим про базовые масла, изготовленные по технологии GTL, о которых я решил рассказать отдельно.
GTL – это аббревиатура от «Gas to liquid», что переводится как «Газ в жидкость» или “Синтез жидких углеводородов из газа”. Из этого названия уже становится понятно, что такое масло производится не совсем стандартным способом.
И это так и есть – масло производят не из нефти, а из природного газа – метана.
Чуть позже, русский химик Егор Орлов, смог получить из тех же компонентов в присутствии никеля и палладия этилен.
Эти люди показали, что существует возможность синтеза высших углеводородов.
Довести технологию до практического применения удалось несколько позже. В 1926 году немецкие химики Франц Фишер и Ганс Тропш опубликовали работу «О прямом синтезе нефтяных углеводородов при обыкновенном давлении»
С тех пор этот процесс стал называться процессом Фишера-Тропша.
Эта технология широко использовалась для производства топлива из газа в военные годы в Германии, которая богата углем. К 1943 году на территории Германии работало около двух десятков заводов, которые обеспечивали топливом более 90% авиации и 50% наземной техники.
После войны, эксперименты с технологией продолжались. Но после того, как на Ближнем Востоке, в начале 50-х годов обнаружили огромные запасы нефти, были заброшены так как их признали нерентабельными.
Нефтяной кризис 1973 года заставил вспомнить забытое старое. И компания Shell взялась за эксперименты и совершенствование процесса, которое продолжалось около 10 лет. Зато стало понятно, что технология подходит для коммерческого использования.
В 1983 году в Амстердаме было построен завод, где уже можно было опробовать производство в приличных масштабах.
В 1993 году был открыт первый коммерческий завод в Малайзии.
А в 2011 компанией Shell был запущен самый большой в мире завод по производству углеводородов из природного газа – Pearl GTL в Катаре.
В настоящее время Shell и является основным производителем масел GTL. Помимо них подобным производством занимаются Sasol (совместно с Chevron) и Exxon Mobil, но в основном для получения топлива.
Кстати Shell называет свою технологию «Shell PurePlus»
Сама технология в упрощенном виде выглядит так:
Какая это группа?
GTL масла, как и гидрокрекинг, отнесены к III группе, хотя по факту они, если так можно выразиться, являются неким гибридом между III и IV группой.
Здесь возникает вопрос, почему же GTL не относится к группе IV раз делается из газа?
Вероятнее всего, здесь дело в том, что газ, используемый для производства является ископаемым газом, а тот же этилен для группы IV получают в процессе переработки.
GTL масла по факту являются несколько обособленным видом и имеют как противников, так и приверженцев.
Ну и давайте посмотрим на таблицу сравнения гидрокрекинга и GTL из книги Leslie R. Rudnick. В таблице сравниваются некоторые характеристики базовых масел, а также составы и характеристики готовых масел.
Выделим самые основные моменты
Начнем с базовых масел.
Здесь сразу же бросается в глаза температура застывания, в обоих вариантах она в два раза ниже и это хорошо.
Испаряемость по Noack также заметно ниже чем у представителей группы III – это 10,3 10,5 против 12 и 13,4
В рецептурах, нужно обратить внимание что в том составе, где 82,6% базового масла GTL все вроде как почти так же, а вот тот состав, в котором только 63,9% базового масла для достижения уровня 30-ки требует гораздо больше модификатора вязкости (загустителя)
Стоит отметить, что данная таблица не самая современная и в настоящее время показатели масел группы III меняются в лучшую сторону, однако выводы сделать все же можно.
Из плюсов данных масел можно отметить:
Ну а на этом пока все, спасибо за прочтение!
©oilshop42.ru
Каша с маслом. Продолжаем раскладывать по тарелочкам. Базовые масла (часть 1)
В прошлой серии мы в общем и целом ознакомились (кто-то повторил) с функциями, принципом работы, составом моторных масел, разновидностями баз и присадок.
В этой серии основной упор сделаем на главном – масляных базах (основах), причем в виду объёмности темы, сегодня рассмотрим подробнее только базы I-III групп.
Почему же база – это главное?
1. Базы в товарном (готовом) масле не менее 70%;
2. Именно база обеспечивает основные смазывающие свойства масла и является растворителем для присадок.
Основной и самый благоприятный режим работы масла в исправном двигателе – гидродинамическое трение, когда между трущимися деталями присутствует масляный клин. А он создается исключительно базой.
Принцип разделения поверхностей используется как в ЦПГ, так и в подшипниках, втулках, … Чем лучше (прочнее) масляный клин (читай лучше база), тем меньше вероятность соприкосновения деталей и, соответственно, меньше механический износ.
3. Противоизносные, противозадирные и антифрикционные присадки начинают свою работу только при возникновении критической ситуации, чаще всего в момент непосредственного трения деталей, т.е. когда гидродинамическое трение переходит в граничное или ещё хуже в сухое. В этом случае даже при наличии суперских присадок износ и повреждение рабочих поверхностей будет намного выше, чем при полной изоляции деталей, наличии между ними масляного клина.
Т.о., чем лучше базовое масло, тем шире спектр режимов его работы и длиннее интервал работоспособного состояния (до замены). Когда в сложных условиях масло на более простой базе будет работать уже на присадках (т.е. с касанием поверхностей деталей), масло с более сильной базой будет ещё работать в режиме полной изоляции деталей посредством прочной масляной пленки.
Если учесть что вы не участвуете в раллийных состязаниях и режимы максимальных нагрузок не свойственны вашему автомобилю или крайне редки, то на хорошем базовом масле Вы, возможно, вообще не попадёте в режим граничного и уж тем более сухого трения, когда в работу вступает второй эшелон защиты — присадки.
Ни в коем случае не хочу принижать роль присадок, они безусловно нужны и важны, тем более, что здесь мы рассматриваем далеко не все из них, однако их роль вторична. Небольшое тому подтверждение: в течение первых примерно 10-15 минут работы двигателя, пока масло не прогреется до 60C, пакет химических присадок вообще не работает! Большинству присадок для их вступления в действие нужны определенные условия, как правило, это высокая температура и давление, а иногда и вовсе почти сухое трение.
Как мы выяснили в 1 серии, существует 5 основных групп базовых масел и чем выше группа, тем лучшими свойствами обладает масло, хотя не всё так однозначно.
На I группе даже не стоит останавливаться, такое масло, наверное, трудно вообще встретить в продаже в качестве моторного.
II группа представляет собой тоже довольно слабые масла, применение которых сегодня возможно встретить в основном в промышленной и грузовой технике из-за дешевизны при необходимости больших объемов. Если же кто-то до сих пор полагает, что лучше (выгоднее) просто чаще менять такое масло, разочарую. Все эксперименты, как спецов, так и простых автолюбителей с таким маслом показывают, что оно настолько быстро деградирует и начинает загаживать движок, что менять его придется, чуть ли не через каждую 1000 км пробега. Нехитрый подсчет выявит существенно бОльшие затраты, плюс потеря времени на ТО, а если не своими руками, то и вовсе капут!
Существуют и смешанные масла I+II, II+III, …
Тут приведу личный пример, когда лет эдак 14 назад была приобретена моя первая иномарка – легендарной надежности Тойота Королла почти 7-летнего возраста с пробегом где-то за сотню т.км (настоящий пробег точно не известен), пригнанная из Германии. Состояние было отличное, движок бодрецкий. Но было неизвестно что за масло в ДВС и сколько оно поработало, т.е. по-любому надо было заменить. В маслах я тогда совсем не разбирался. Спросил совета у одного опытного автомобилиста, к тому же имеющего непосредственное отношение к системе снабжения ряда автомагазинов различными ГСМ. Тот, рассудив и посоветовавшись со своими «спецами» на работе, решил, что в такой б/у автомобиль лучше всего пойдет полусинтетика на минеральной основе и подогнал мне почти на халяву несколько канистр (замены на 3 точно). Производителя не помню, один из известных, да это и не важно. Главное, что (как я сейчас догадываюсь) база этого масла состояла где-то на 70-80% как раз из масла II группы (остальное наверное III группа). Первый год я отъездил без проблем, наслаждаясь хорошей динамикой и низким расходом топлива, ужора масла не было совсем. Но на 2-м году стал замечать небольшое подъедание оного, некоторое ухудшение динамики и заметно выросший расход топлива. При этом инжектор был в идеале и свечи менялись своевременно. И если на 1-м году расход по трассе крайне редко переваливал за 6 л, то к концу 2-го года он уже не опускался ниже 8 л.
III группа самая распространенная на сей момент и подавляющее большинство масел, которые мы покупаем в магазинах, думая что это синтетика, на самом деле обыкновенный гидрокрекинг, часто скрывающийся за такими надписями на канистрах как: Synthetic, Full Synthetic, Synthetic-tehnology, HC-Synthetic, SHC-Synthetic, VHVI-Synthetic и т.п. И все Oem-масла (оригинальные) также однозначно на базе III группы. Некоторые особо «честные» производители вообще не стесняются писать — 100% Synthetic. Ведь понятие синтетика – термин маркетинговый, но никак не технический. Мы видим использование двойной терминологии слов «синтетичность» — с точки зрения состава и «синтетичность» с точки зрения свойств масла. Маркетологи (из понятных соображений) всё больше налегают на второй термин, что позволяет им массово продавать гидрокрекинговые масла малосведущим потребителям как «синтетические».
Но даже тут имеется сильный разброс в качестве масел этой группы, зависящем как от используемого сырья, так и глубины его очистки и гидрирования/крекирования.
Немного об основных производителях Базы III группы.
• Yukong (нонче SK Corporation) – корейская фирма, обеспечивает более 50% всего рынка гидрокряка. Нефть качают в Египте, Перу, Йемене. Её база называется «Yubase» (от слов YUkong и BASEoil) — гидрокряк глубокой степени переработки, получивший аббревиатуру VHVI (Very High Viscosity Index — очень высокий индекс вязкости). Кстати, это самая распространенная аббревиатура базы в составе гидрокрекинговых масел. Самый первый и основной её потребитель — ZIC. Соответственно основная ставка данного производителя товарных масел сделана на данную базу III группы.
• Exxon Mobil Corporation — вообще не нуждается в представлении – №1 по добыче нефти, ведёт разработки в различных регионах мира – США, Канаде, на Ближнем Востоке, Азербайджане и др. (всего 36 стран). Является совладельцем 45 нефтеперерабатывающих заводов (далее – НПЗ) в 25 странах и владельцем 117 маслосмесительных. Так что Мобиловское базовое масло может приехать с разных заводов, что ближе, оттуда и везут. Что касается товарного масла, то в большинстве случаев на прилавках магазинов России встречаются масла из Финляндии (90%, первая буква в матричном коде – N — г. Наантали), Франции (G — г. Гравеншот или J — Порт Жером]), в ДВФО масло обычно из Южной Кореи (код неизвестен). Раньше, лет 5-6 назад было ещё из Турции (S – г. Сервибурну). Моторное масло из США может к нам попасть только по серой схеме, а вот трансмиссионные жидкости встречаются (например, Mobil Delvac 1 ATF). Есть также некоторые продукты из Египта, например, Mobil Delvac 1 SHC 5W-40.
Мобиловская база III группы называется «Visom». Точной расшифровки раздобыть не удалось, но что-то вроде — Viscosity index hydroisomerization (индекс вязкости, получаемый гидроизомеризацией). И при всём моем уважении к этой конторе необходимо отметить, что подавляющее большинство продуктов от Exxon Mobil (по-крайней мере представленных на Российском рынке) изготавливают на базе гидрокряка Visom. И даже когда пишут и говорят, что масло Мобил на полностью синтетической основе (а мы выяснили, что это совсем не говорит о составе) или даже на ПАО-основе, … то в 99% случаев это смесь базовых масел групп: III + IV или III + V или III + IV + V. Причем, в процентном соотношении, база группы III в этих маслах составляет бОльшую часть. Так что лично я считаю «полностью синтетические» масла от Exxon Mobil (кстати, это линейка Mobil 1) улучшенными гидрокрекинговыми маслами (т.е. можно сказать это группа III++).
• Neste – очень влиятельный игрок на рынке базовых масел и не только. Его база называется «Nexbase» с аббревиатурой EHVI (Extra High Viscosity Index — сверх высокий индекс вязкости). Отличается высокой степенью чистоты, имеет малый процент серы. Известна своим стабильным качеством, производится на двух НПЗ Neste Oil — в Порвоо (Финляндия) и Ситра (Бахрейн).
• Petro-Canada – компания из страны кленового листа, но это не означает, что нефть 100% канадская – добыча еще ведется в районах Северо-Западной Европы, Северной Африки, Ближнего Востока и севера Латинской Америки. База от Petro-Canada имеет аббревиатуру Purity VHVI, обладает одним из самых высоких индексов вязкости и очень хорошей морозостойкостью.
• Q8 – это Kuwait Petroleum Corporation (KPC). Особенность этой конторы – исходное сырье производится из собственной нефти, добываемой из одного нефтяного пласта в Кувейте. Эта нефть всегда однородна, является уникальной по своему химическому составу и наиболее совершенной для переработки. Это обеспечивает стабильность качества продукции.
• Chevron Corporation — вторая после Exxon Mobil интегрированная энергетическая компания США, одна из крупнейших корпораций в мире. Ей принадлежит пять НПЗ в США и три за границей (Таиланд, ЮАР, Канада), а также доли в пяти зарубежных НПЗ (в Южной Корее, Сингапуре, Австралии, Пакистане и Новой Зеландии). Является совладельцем (50%) одной из ведущих американских нефтехимических компаний «Chevron Phillips Chemical Company». Базовое масло от Chevron изготавливается по собственной технологии ISOSYN. Также данная компания производит и присадки под брендом Oronite.
• Shell (Royal Dutch Shell) — нидерландско-британская нефтегазовая компания, ведёт добычу нефти и газа в более чем 80 странах мира. Полностью или частично владеет более 30 НПЗ. Помимо этого, Shell принадлежит значительное количество химических предприятий. В основном Shell производит масла групп III и III+ (технология GTL), причем на последнее делается основной упор. Для Шелл ставка на GTL это скорее вынужденная мера. Объемы производства баз II и III групп у Шелла очень малы, а на их Малазийском заводе технология GTL была отработана на производстве топлива, затем во Франции на производстве базового масла, затем в Катаре был построен огромный завод Pearl GTL (Qatar Shell GTL Limited). Вот теперь на масла Шелл лепят этикетки «PurePlus Technology», пишут про кристально чистую базу и никому свои газовые базы не продают. Шелловская GTL-база имеет аббревиатуру XHVI (сверх высокий индекс вязкости) и используется только в собственных моторных маслах, как под маркой дочернего предприятия Pennzoil (Platinum, Ultra, Ultra Platinum), так и в линейке Shell Helix Ultra. В том или ином количестве GTL-база есть и в составе других масел Shell.
• BP (British Petroleum) – британская нефтегазовая компания. Ведёт добычу во многих уголках земли, как на суше, так и на шельфе. Очень скрытная компания, информации о ней крайне мало, но известно, что с начала 2000-х и до сих пор её преследуют неудачи и крупные техногенные катастрофы, повлекшие серьезные убытки. Кстати, известный бренд товарного масла Castrol входит в состав корпорации BP и соответственно изготавливает масла III группы на их базе, имеющей аббревиатуру — HC (Hydrocracker Component).
• Total – французская нефтегазовая компания, один из крупнейших международных нефтегазовых концернов, оперирующий более, чем в 130 странах. Деятельность концерна охватывает полный цикл — от научных исследований, добычи и переработки нефти, до производства готовой продукции, её транспортировки и продажи. Добыча производится, в основном на Африканском шельфе и Ближнем Востоке. Переработка — в Африке и Европе. Все масла, официально поставляемые в Россию, производства либо Франции, либо Бельгии. Кстати, известный бренд Elf входит в состав группы компаний Total, а соответственно использует их базу.
• Лукойл (ЛЛК-Интернешнл) – хоть и не является мировым лидер ом (как представленные выше), но в рамках нашей страны безусловно заслуживает внимания, тем более, что по информации агентурной разведки лукойловская база закупается даже несколькими именитыми зарубежными компаниями (Сhevron, Afton, Petronas и др.), а также сопоставима по качеству и характеристикам с аналогичной от упомянутой выше Yubase от Yukong (SK Lubricants)! Лукойловская база имеет аббревиатуру Lukoil VHVI и изготавливается только в одном варианте по вязкости (Lukoil VHVI-4).
Более полный список основных производителей баз группы III можно глянуть здесь.
Ещё немного в целом о базовых маслах III группы
Каждый гидрокряк изготавливается в разных вариантах по вязкости и обозначается обычно 2, 4, 6, 8 — соответственно значению итоговой кинематической вязкости при 100 град (Viskosity@100градC, измеряется в сантистоксах — cSt).
Производители баз III группы, как правило, патентуют и охраняют собственные технологии производства, обычно этим технологиям присваиваются собственные сокращенные аббревиатуры, как например уже указанные выше: HC, Visom, VHVI, XHVI, Purity VHVI и пр. И когда производят сравнительные анализы баз разных производителей, то сравнивают базы одного уровня, одной вязкости.
Один из примеров такого сравнения для вязкости 4:
Кстати, Лукойл производит базу только в варианте 4 cSt. Вот только смущает меня в их базе такой большой разброс содержания серы (Sulfur — от 1 до 59 ppm [parts per million], по-русски — это столько миллионных частей, т.е. от 0,000001 до 0,000059 кг серы на 1 кг базового масла).
При производстве товарных масел смешивают кряки разных вязкостей и получают необходимую итоговую вязкость, но не всегда и не все производители, иначе бы можно было обходиться без загустителей (модификаторов вязкости). В этом плане становится понятным почему, например, Лукойл закупает отдельные виды баз Yubase от Yukong, а Сhevron, Afton и Petronas у Лукойла его 4-ку.
Таким образом, качество гидрокряка будет зависеть и от качества сырья, и от применяемой технологии, и от контроля за её соблюдением.
Подытоживая разговор о базовых маслах III группы (гидрокрекинговых), отметим их основные достоинства и недостатки.
К тому, что было сказано в прошлой серии, добавлю: в химическом плане эти масла состоят на 98-99% из парафинов и нафтенов. Парафины это насыщенные углеводороды (алканы). Нафтены — циклические парафины (циклоалканы). Но в зависимости от глубины очистки в гидрокряке есть то или иное количество длинноцепочечных углеводородов (которые не подверглись крекингу), соединений с ненасыщенными связями, а также короткоцепочечных углеводородов. Тяжелые парафины (длинные цепочки) влияют на вязкостные свойства не в лучшую сторону, ибо их поведение сложнее моделировать при разных температурах и со временем они склонны «ломаться». Двойные связи снижают окислительную стойкость, а мелкие молекулы более подвижны и при высоких температурах «вылетают» с поверхности масляной пленки (происходит угар).
Соответственно, плюсы гидрокрекинговых баз:
• Низкое (по сравнению с I и II гр.) содержание серы, азота и ароматики;
• Высокая полярность молекул (по сравнению с IV гр., но ниже чем I и II гр.), что обуславливает хорошую смазывающую способность, растворимость присадок, а также удерживаемость примесей;
• Хорошая термическая стабильность;
• Низкая (по сравнению с I и II гр.) летучесть;
• Высокий (по сравнению с I и II гр.) индекс вязкости;
• Относительная (по сравнению с IV и V гр.) дешевизна.
Минусы:
• Меньшая (по сравнению с I и II гр.) смазываемость и способность растворять присадки;
• Подверженность окислению и разложению (по сравнению с IV и V гр., но лучше чем у I и II гр.). Длинные цепочки органических молекул ломаются, поэтому со временем теряется растворимость, повышается окисляемость и как следствие растет вязкость;
• Более дорогие, чем I и II гр.
Исходя из того, что GTL-масла синтезируются как и ПАО (IV группа) из газа, они обладают рядом преимуществ перед обычными из III группы, но по своей структуре ближе к гидрокрекинговым маслам. В результате получился некий гибрид технологий изготовления ПАО и гидрокряка, поэтому итоговый продукт имеет достоинства и недостатки как тех, так и других.
От ПAO:
+ низкое содержание посторонних примесей;
+ стабильность и высокотемпературная стойкость;
+ высокий индекс вязкости;
+ текучесть при низких температурах;
+ низкая испаряемость (NOACK).
От гидрокряка:
+ низкая гигроскопичность (меньше воды в масле);
Минусы:
– низкая полярность молекул GTL (т.е. хуже смазывающие и моющие свойства, масло плохо «держится» за металл и быстро стекает со стенок цилиндров в картер, что особенно неприятно при запусках в мороз), но это как и для ПАО исправляется добавками компонентов V группы или обычного гидрокряка (III гр.), а то и вообще масел I и II гр.;
– технологии производства GTL дороже.
Но это всё теория. Что же выходит на практике?
В книге по трибологии Leslie R. Rudnick [1] есть очень интересная табличка, раскрывающая секреты рецептур масел на GTL в сравнении с маслами на гидрокряке:
Видим, что в маслах на GTL-базе гораздо больше модификатора вязкости (VM concentrate). Это объясняется необходимостью компенсации высокой текучести и меньшего содержания циклических углеводородов. В результате из-за большого содержания полимерного загустителя (обычно выше 20%) происходит быстрое старение и потеря стойкости масляной пленки при нагрузке.
Вот пример соотношения компонентов масла Shell Helix Ultra:
т.е. на 3 неполных баночки GTL-базы необходимо 2 полных баночки присадок (загущающих и остальных).
А вот видео заключительной части процесса создания масла на заводе в Гамбурге, когда происходит добавление присадок в базовое масло.
Заметим, что чем ниже вязкость масла, тем меньше загустителя требуется и соответственно видим меньший нагар. Но взять, к примеру, Petro-Canada той же вязкости и наблюдаем гораздо более благостную картину:
Знайте – если в маслах III группы очень низкий NOAK, то там содержится очень много загустителей, а соответственно такие масла быстро теряют свои свойства, особенно в сложных условиях и их нужно намного чаще менять.
Напрашивается вопрос – не потому ли столько печальных событий с современными движками, в которые почти все поголовно дилеры на протяжении нескольких лет заливали масла Shell HU, да ещё и той пресловутой оптимальной вязкости 0w-40?
И самое интересное, корпорация Exxon Mobil разработала и начала применение GTL-масел ещё задолго до Shell
… но в последствии почему-то отказалась от них и вернулась к традиционным базам, состоящим из III, IV и V групп.
За сим пока прощаюсь, благодарю за стойкость дочитавших до конца!
О базах IV и V групп — в следующем выпуске.