При нагревании мазута при пониженном давлении снижается температура кипения отдельных углеводородов, что позволяет выделить из мазута отдельные фракции. Процесс этот называется вакуумной возгонкой.

Существуют две схемы переработки мазута - топливная и масляная. При топливной получают только одну фракцию (350-500 ⁰С), используемую обычно как базовый продукт для каталитического крекинга или гидрокрекинга для получения тяжелых топлив. При масляной переработке выделяют три фракции: легкие дистиллятные масла, выкипающие при 300-400 ⁰С, средние дистиллятные масла (400-450 ⁰ С) и тяжелые (450-500 ⁰С).

В результате вакуумной перегонки получают базовые дистиллятные масла, а оставшиеся продукты (полугудрон и гудрон) используют для получения остаточных масел.

Характерной особенностью дистиллятных масел являются их хорошие вязкостно-температурные свойства (высокий ИВ) и высокая термоокислительная стабильность. Но эти масла не обладают удовлетворительной маслянистостью, т.е. прочность масляной пленки невелика, что снижает их смазывающую способность.

Остаточные масла, наоборот, обладают высокой естественной маслянистостью, но плохими вязкостно-температурными свойствами и высокой температурой застывания.

Для получения базовых товарных масел применяют сложную технологию, основанную на подборе смеси из дистиллятных и остаточных масел и очистке от вредных примесей. К числу последних относятся продукты окислительной полимеризации, органические кислоты, нестабильные углеводороды, сера и ее соединения. Для улучшения низкотемпературных свойств, масла подвергают депарафинизации и деасфальтизации.

Процесс очиски масла является наиболее сложным и в экологическом смысле небезопасным процессом. В настоящее время применяют следующие методы очистки масел:

1. Выщелачивание. Это самый простой способ. Масло обрабатывают раствором щелочи (NaOH), которая нейтрализует органические кислоты. Продукты окислительной полимеризации (нефтяные смолы и другие вредные примеси) при щелочной очистке не удаляются, поэтому этот способ находит ограниченное применение.

2. Кислотно-щелочная и кислотно-контактная очистка. При этом методе очистки основным реагентом, входящим в соединения с нежелательными примесями, является серная кислота, которую добавляют в дистиллятное масло до 6 %, а в остаточное - до 10 % от массы обрабатываемой жидкости.

Серная кислота разрушает смолисто-асфальтовые и ненасыщенные углеводороды. Подукты реакции вместе с неиспользованной частью серной кислоты образуют осадок, называемый кислым гудроном. Наиболее ценные циклановые углеводороды, которые составляют основу масла, серной кислотой не затрагиваются. После удаления осадка масло промывается водным раствором щелочи, которая нейтрализует остатки серной кислоты и кислого гудрона. Очистка заканчивается промывкой масла водой и просушиванием перегретым паром или горячим воздухом.

При таком способе нейтрализации остаточной кислотности возможно образование стойких водомасляных эмульсий. Поэто-му вместо обработки щелочью применяют контактное фильтрование с помощью отбеливающих глин. Последние обладают большой адсорбционной способностью поглощать полярно-активные вещест-ва, к которым относятся продукты взаимодействия фракций масла с серной кислотой. Такой метод носит название кислотно-контактной очистки.

Применение для очистки масла серной кислоты имеет существенные недостатки:

- при современных масштабах использования масел необходимо большое количество серной кислоты, производство которой дорого и экологически опасно;

- кислый гудрон, который является отходом при этом способе очистки, очень токсичный и экологически вредный продукт.Его вторичное использование экологически опасно, а переработка сложна и дорога.

3. Очистка селективными растворителями.Особенностью этого метода является возможность в процессе очистки многократно использовать растворители вредных примесей. В качестве растворителей применяют фенол, фурфурол и другие вещества.

Принцип селективной очистки заключается в следующем. Подбирают растворитель, который при определенной температуре и количественном соотношении с очищаемым маслом выборочно (селективно) растворяет в себе все вредные примеси и плохо или совсем не растворяет очищаемый продукт.

При смешивании очищаемого масла с селективным рас-творителем основная часть вредных примесей растворяется и переходит в растворитель, который не смешиваясь с маслом, легко с ним разделяется при отстаивании. Получается слой очищенного масла (рафинадный слой) и слой растворителя с вредными, удаленными из масла примесями. Этот слой называют экстрактом. Слои разделяют. Рафинадный слой затем доочищают отбеливающими глинами, а экстракт подвергают регенерации. При регенерации селективный растворитель отделяется от вредных продуктов и опять используется в процессе очистки.

Очень важно выбрать как количественное соотношение масла и растворителя, так и температуру процесса. При использовании в качестве растворителя фенола в зависимости от количества примесей, а также от состава масла температура процесса может быть назначена в пределах от 50 до 300 ⁰ С, а соотношение масла и фенола - от 1: 1.5 до 1:2.

4. Гидрогенизация. Процесс заключается в гидрировании (насыщении) непредельных углеводородов водородом в присутствии катализаторов. При этом полностью удаляются сера и серосодержащие вещества. Процесс происходит в специальных установках под давлением ~ 2 Мпа при температуре 380-400 ⁰ С.

5. Деасфальтизация и депарафинизация применяется для улучшения вязкостно-температурных свойств масла.

Деасфальтизация проводится с помощью жидкого пропана, который под давлением 2-4 Мпа смешивают с очищенным маслом в пропорции до 10:1. Отходом производства является битум. Пропан после очистки может быть использован повтороно.

Депарафинизацию масла, т.е. выделение из него парафина и цезерина, производят в несколько этапов. Вначале в масло добавляют растворители и смесь нагревают до температуры на 15-20 ⁰ С выше температуры растворения парафина и цезерина. Затем смесь подвергают охлаждению и фильтрации. Застывший парафин и цезерин остаются на фильтрах. Растворитель и масло разделяют отстаиванием.

Рабочие жидкости на нефтяной основе наиболее часто используются в гидроприводах. Однако базовые масла за редким исключением (веретенное АУ, турбинное и некоторые другие масла) не применяются, т.к. не обладают требуемыми для гидропривода свойствами. Для получения рабочих жидкостей с нужными эксплуатационными свойствами базовые масла подвергаются доработке с помощью различных присадок.

На основе базовых масел приготавливаются эмульсии, которые иногда используются в гидроприводах в качестве рабочих жидкостей. Эмульсии представляют собой смеси масла на нефтяной основе и смягченной воды. Различают эмульсии “масло в воде” и “вода в масле”.

Первые представляют собой мелкодисперсионные смеси воды и 2-3% эмульсола, в состав которого входят минеральное масло с добавкой 12-14% олеиновой кислоты и 2,5% едкого натра. Они обладают малой вязкостью, низкой смазывающей способностью, высокой коррозионной активностью и ограниченным температурным диапазоном. Положительными свойствами эмульсий типа “масло в воде” являются негорючесть и низкая стоимость.

Эмульсии типа “вода в масле” представляют собой смесь масла с около 40% воды с присадками, обеспечивающими стойкость эмульсии (эмульгаторы). Такие рабочие жидкости немного уступают минеральным маслам по коррозионной стойкости и смазывающим свойствам при невысоких давлениях. Однако с ростом давления эти свойства ухудшаются.

Эмульсии используются в качестве рабочих жидкостей в гидроприводах кузнечно-прессовых и горных машин, где требования противопожарной безопасности повышены.

3.2 Синтетические рабочие жидкости

Рабочие жидкости на нефтяной основе не могут обеспечить весь диапазон требований, которые предъявляет к гидроприводам практика. Для гидроприводов, работающих в условиях, отличающихся от нормальных (t_раб > 100⁰C, повышенные требования к пожаробезопасности, чрезмерно низкие температуры окружающей среды и т.п.), или от которых требуется повышенная стабильность характеристик, применяются синтетические рабочие жидкости.

Обладая повышенными отдельными свойствами, синтетические рабочие жидкости имеют некоторые недостатки, припятствующие их широкому применению. Это в первую очередь высокая стоимость и ограниченность сырьевых ресурсов, используемых для изготовления синтетических жидкостей. Кроме того, ряд таких жидкостей плохо совместимы с основными материалами гидроприводов, токсичны и имеют худшие, по сравнеию с минеральными маслами, показатели по отдельным свойствам.

Существует множество типов синтетических жидкостей, из которых в гидроприводах нашли применение следующие: диэфиры, силоксаны, фосфаты, водосодержащие жидкости, фтор- и хлорорганические рабочие жидкости.

Все типы органических жидкостей обладают по сравнению с минеральными маслами повышенными противопожарными свойствами. Наиболее лучшими в этом отношении являются фторорганические жидкости, которые отличаются полной негорючестью. Кроме того, они исключительно химически инертны и термически стабильны. Водосодержащие жидкости не воспламеняются при распылении на пламя или на поверхность, нагретую до температуры 700⁰С. Остальные жидкости имеют повышенную огнестойкость по сравнению с нефтяными маслами, но являются горючими и могут воспламенятся при попадании на огонь или раскаленные предметы.

Рассмотрим характеристики синтетичесих рабочих жидкостей.

Диэфиры - жидкости на основе сложных эфиров, являющихся продуктами реакции двухосновных кислот (адипиновой, себациновой и др.) с первичными или многоатомными спиртами (например, с пентаэритритом). Диэфиры представляют собой маслянистые жидкости с хорошей смазывающей способностью, удовлетворительной вязкостно-температурной характеристикой, малой испаряемостью и высокой температурой вспышки. Диэфиры недостаточно устойчивы к окислению, поэтому в них вводят антиокислительную и противоизносную присадку.

В среде диэфиров плохо работают ракава и уплотнения из нитритных каучуков, электроизоляционные материалы, металлы, содержащие свинец, кадмиевые и цинковые покрытия. Диэфиры совместимы с силоксанами, поэтому в последние вводят диэфиры для улучшения смазочных свойств.

Рабочая температура диэфиров ограничена 200⁰С, так как при температуре 230 - 260⁰С они начинают разлагаться.

Диэфиры используются в гидроприводах турбовинтовых двигателей.

Силоксаны и полисилоксаны - жидкости на основе кремний-органических полимеров. Они имеют наиболее пологую из всех рабочих жидкостей вязкостно-температурную характеристику, т.е. ее вязкость мало зависит от температуры. Вязкость полисилоксанов увеличивается с увеличением молеулярной массы полимера, что позволило создать широкий ряд базовых силоксановых жидкостей с последовательно увеличивющейся вязкостью. Диапазон вязкостей силоксанов от 10 до 3000 сСт при 25⁰С. Силоксаны характеризуются большой сжимаемостью и стойкостью к окислению. Они обладают наименьшим поверхносным натяжением из всех известных рабочих жидкостей. Силоксаны выдерживают температуру до 190⁰С, однако уже при 200⁰С начинают разлагаться с образованием окиси кремния (кремнезема), который является хорошим абразивом, поэтому рабочая температура не превышает 175⁰С. Смазывающая способность силоксанов неудовлетворительная (особенно для стали), поэтому их применяют для рабочих жидкостей гидроприводов только в смеси диэфирами или минеральными маслами. Температура застывания чистых силоксанов -80...-90⁰С, но в смеси с другими компонентами в рабочих жилкостях она повышается и не бывает ниже -70⁰С.

Фосфаты - жидкости на основе сложных эфиров фосфорной кислоты - отличаются повышенной огнестойкостью и хорошей смазывающей способностью. Наиболее термостабильны триарилфосфаты, однако они плохо работают при низких температурах. По вязкостно-температурным свойствам фосфаты уступают минеральным маслам, их вязкость возрастает при низких температурах. Фосфаты склонны к гидролизу, поэтому их нельзя применять в системах, где возможно попадание воды. Многие фосфаты токсичны.

Применяют фосфаты в гидроприводах тепловых электростанций (в том числе и атомных) и металлургического оборудования, а также на летательных аппаратах.

Водосодержащие (водно-гликолевые и водно-глицериновые) жидкости представляют собой класс огнестойкихтрабочих жидкостей, пожаробезопасность которых обеспечивается присутствием в них воды. Основными компонентами водногликолевых жидкостей являются гликоль (обычно, этиленгликоль) - 50-60% и вода -35-45%. В состав рабочих жидкостей также входят водорастворимый загуститель и другие присадки.

 

12	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: