Гидрокрекинг, что это такое или как получают моторное масло. Гидрокрекинговое моторное масло. Вся правда Технология гидрокрекинга

Использование полностью синтетических моторных масел, позволяет содержать двигатель в чистоте, что особенно важно для современных высокофорсированных двигателей.

Преимущества ПОА-синтетики

Первыми, кто в полной мере оценил работу моторных масел на базе ПОА-синтетики, были автогонщики. Во время соревнований двигатель может выработать свой ресурс за одну гонку: пилот его никак не жалеет, стараясь выжать из форсированного мотора все, на что он способен. И тут как нельзя кстати пришлись особые свойства масел данного типа, которые мы еще не затрагивали в нашем рассказе. Перечислим их.

Высокие антифрикционные свойства;
Экономия топлива из-за снижения трения;
Устойчивость деталей двигателя к температурным перегрузкам;
Низкий расход масла на угар;
Высокая стойкость к окислению в процессе эксплуатации.
Все это позволяло выжать из двигателя максимум и при этом доехать до финишной черты.

Из спортивных «конюшен» ПОА-синтетика начала перекочевывать и на гражданские машины, пока не была незаметно вытеснена НС-синтетикой.

Обратный переход от НС-синтетики к ПОА-синтетике возможен уже с нового уровня понимания того, что пользователь приобретает от этого перехода. Ведь помимо указанных выше качеств, актуальных для мотоспорта, простой пользователь получает еще несколько преимуществ в повседневной эксплуатации машины. Вот они:

Стабильность химических свойств, в течении всего периода использования;
Чистота двигателя за счет высоких моющих свойств;
Уверенный запуск двигателя при низких температурах;
Удлиненный межсервисный интервал.
Явно есть за что бороться.

Масло для перфекционистов?...

Когда разговариваешь со специалистами масляной индустрии по вопросам полностью синтетических моторных масел (это еще одно общеупотребительное название ПОА-синтетики), все говорят о том, что позиционируют этот продукт как масло для перфекционистов и любителей погонять. Принимая их мнение, я в глубине души испытывал какой то диссонанс, и во время подготовки статьи, наконец, смог его отрефлексировать. Я понял, что не согласен с ними. Не согласен, прежде всего, с таким сужением целевой аудитории. Конечно, если ты любишь погонять, без ПОА-синтетики не обойтись. Но это не только масло для любителей покупать самое дорогое.

ПОА-синтетика - продукт для бережливых!

Поясню свою позицию. ПОА-синтетика дороже НС-синтетики, но не намного -примерно на 30%.При этом оно почти двукратно превосходит ее по термостабильности, без учета дополнительных положительных свойств. Это позволяет защитить двигатель и избежать его повышенного износа, увеличить межсервисный пробег и, конечном итоге, получить лучшее состояние двигателя во время эксплуатации. Это приводит к экономиикак на возможном сервисном обслуживании, так и на топливе. Причем применение ПОА-синтетики особенно актуально для современных теплонагруженных двигателей, у которых еще и конструктивно заужены масляные каналы. Ведь забился канал, и двигателю «крышка». При применении полностью синтетического масла подобное развитие событий исключено.

Как купить ПОА-синтетику?

Вопрос, кажущийся банальным в эпоху победившего капитализма, но актуальный при совершении покупки. Как простому потребителю найти на «развалах» магазинов именно полностью синтетическое масло, а не масло изготовленное по технологии гидрокрекинга?

К сожалению, мы можем констатировать, что это непростая задача. Российское потребительское законодательство не различает эти два типа синтетики в отличие, например, от немецкого. Сайты производителей масел на своих страницах рассказывают обо всем, что угодно, кроме как о том, какое базовое масло используется. Информацию о базе масла приходится искать также как и сведения о составе пищевых добавок в продуктах– то есть читать текст, написанный мелким шрифтом на этикетке.

Приведем несколько простых рекомендаций, как самостоятельно разобраться с надписями на канистре с маслом. Так, Европейские производители масел, как правило, делают ссылку в спецификации на масло,что оно сделано по НС-технологии (гидрокрекинг) или пишут, что масло "НС-synthetic". Вэтоже время как японские,корейские и американские производители масел смело называют свои, по сути, минеральные или гидрокрекинговые масла 100%-ной или FULL SYNTHETIC. Реально разобраться, какое же масло находится в канистре, можно только сложным лабораторным путем. Но есть несколько мелочей, на которые можно обращать внимание при выборе масла:

Если масла произведены в Германии, то надписи «vollsynthetisches» обычно достаточно, так как Германия единственная страна, где законодательно определено понятие синтетического масла.
Если на этикетке написано «НС-synthetic» или «НС», это масла, выпущенные на основе гидрокрекинга, и не являются ПАО синтетикой.
Если масла идут в градации 0W-, то их основа в большинстве случаев синтетическая.
Настоящие синтетические масла не могут стоить дешевле 450 рублей за литр. Масла на основе ПАО от компании BARDAHL (Bardahl 10W60, Bardahl 0W40, Bardahl 5W30 Technos Exceed, Bardahl 5W40 Technos Exceed)

Любое моторное масло - это смесь базового масла и пакета присадок. Сейчас базовые масла принято делить на пять основных групп.

Первая группа - обычная минералка, получаемая из тяжелых фракций нефти в присутствии различных растворителей.

Вторая группа - улучшенные минеральные масла, прошедшие процедуру гидрообработки, повышающую стабильность базового масла, и лучше очищенные от вредных примесей. У них своя ниша, преимущественно в области грузового транспорта, тяжелых судовых и промышленных дизелей, - они используются там, где расходы масла огромны и применение дорогой синтетики разорительно.

Третья группа - базовые масла, полученные по технологии гидрокрекинга (НС-технологии). На интернет-форумах «спецы» презрительно называют эти масла «кряком», хотя они занимают основную часть рынка. Какие-то фирмы позиционируют их как полусинтетические (хотя сами признают некорректность самого термина «полусинтетика»), какие-то называют НС-синтетиками. По сути это тоже минеральное масло, получаемое из соответствующих фракций нефти, но улучшенное - и по степени чистоты, и по молекулярной структуре.

Четвертая группа - Full Synthetic, или полностью синтетические масла. Их основа - полиальфаолефины (ПАО). Молекулы ПАО - это чисто синтетический продукт, который получается в результате химических реакций преимущественно из нефтяных газов - этилена или бутилена. Такие масла «собирают», как конструктор, а потому их свойства более предсказуемы, чем у минералки. Недостаток ПАО - высокая цена. Поэтому идут в ход маленькие хитрости: почему бы не смешать процентов двадцать- тридцать-сорок ПАО с «кряком» и не назвать такое масло полностью синтетическим? Ведь доля ПАО в синтетике нигде не оговаривается! Хитрость можно разгадать лишь по температуре вспышки, которая указывается в техническом описании масла: у ПАО она стремится к 250 °C и даже выше (бывает и 280 °C), а у чистых НС-синтетик - около 225 °C.

Пятая группа базовых масел объединяет все то, что не попало в первые четыре. И основное, вошедшее в эту группу и получившее активное распространение в производстве товарных масел, - это базовое масло на основе эстеров.

Эстеры - полностью синтетические соединения, полученные не из нефти, а преимущественно из растительного сырья, в основном из рапсового масла. Это чисто синтетический продукт, отличающийся полной стабильностью. Его молекулы имеют заряд, благодаря чему прилипают к металлическим стенкам и уверенно снижают износ. К сожалению, невозможно сделать масло, состоящее из одних эстеров: будут велики потери на трение. Потому масла пятой группы - это тоже смесь, чаще всего эстеров и ПАО, но при этом, поскольку для чистой синтетики часть эксплуатационных свойств получается задать на стадии сборки базового масла, объем пакета присадок может быть существенно меньше.

ЧТО НОВЕНЬКОГО?

Самая крутая группа - пятая, из которой мы и взяли три эстеровых масла, каждое со своими изюминками .

Cupper SAE 5W-40 Full Ester

Самое эстеровое, если можно так сказать: по заявлению производителя, содержит до 80% эстеров и всего 2,5% присадок со специальными металлоплакирующими (фр. laquer - покрывать) компонентами.

XENUM WRX 7.5W40

Эстеровое с микрокерамическими присадками на основе нитрида бора. Вообще-то, нитрид бора - мощный абразив, но тут используется очень мелкая фракция, которая, как утверждается, являет собой аналог твердой смазки в зонах трения. Отметим нетрадиционный, «дробный» класс по SAE и немалую цену.

KROON Oil Poly Tech 10W-40

Здесь применена так называемая OSP-технология, при которой в базовое масло на основе ПАО и эстеров включается до 30% специальных полиэфиров - полиалкиленгликолей (ПАГ). Они полностью растворяются в масле и способствуют лучшему растворению пакета присадок. Отметим высокий индекс вязкости ПАГ (свыше 180 единиц), что обеспечивает хорошие пусковые свойства при низких температурах. Примерная цена - 5000 рублей за 5 литров.

В компанию к эстерам взяли любопытную парочку из третьей и четвертой групп.

ТОТЕК Астра Робот 5W40

RAVENOL HCS 5W-40 API SL/SM/CF

Эту гидрокрекинговую синтетику примем за точку отсчета. Цена смешная.

Задача испытаний - посмотреть, как работают эти масла в идентичных условиях стендовых испытаний: чего ждать и на что надеяться? При этом мы не будем сравнивать между собой масла четвертой и пятой групп: соревнуются не они, а принципы развития направлений современного «маслостроения».

ДЛИННЫЙ ЗАЕЗД

Практически все маслопроизводители декларируют энергосберегающие функции, снижение износа, исключительную чистоту деталей, а также продленный ресурс масла. Проверить и сопоставить это можно только в ходе длительных стендовых испытаний, обеспечивающих идентичные условия работы для каждого продукта. Методика обкатанная.

Сердце исследовательской установки - стендовый двигатель на базе ВАЗ‑2111, причем условия работы масла в нем специально ужесточены. В частности, повышена степень сжатия и введено масляное охлаждение поршней: масло греется дополнительно. Пробы исследовали в химмотологической лаборатории кафедры двигателей, автомобилей и гусеничных машин Санкт-Петербургского политехнического университета и в «Северо-Западном центре экспертиз».

В таких условиях каждое масло отходило по 180 моточасов в режиме, характерном для движения машины по трассе (обычный автомобиль прошел бы за это время примерно 15 000 км); разве что число пусков‑прогревов у нас было значительно меньше.

По ходу испытаний мы отбирали пробы масла, чтобы отследить историю его старения. Параллельно замеряли мощность, расход топлива и токсичность отработавших газов. После каждого цикла мотор разбирали, чтобы оценить его состояние - в частности, степень износа.

МУЧЕНИЯ ГИДРОКРЕКИНГА

Первым в стендовый мотор залили масло, призванное задать начальный уровень отсчета. Это НС-синтетика RAVENOL HCS 5W‑40. Все было нормально, но через 130 моточасов после начала испытаний вязкость вывалилась за верхний предел, определяемый заявленным классом по SAE (16,3 сСт), что всегда приравнивается нами к формальному отказу. Пробег (в пересчете) - чуть больше 11 000 км. Резкое увеличение вязкости и определило заметное ухудшение характеристик двигателя: мощность снизилась на 3%, расход топлива увеличился на 7%.

ЧЕТВЕРТЫМ БУДЕШЬ?

Четвертую группу базовых масел в нашем тесте представляло «самое» синтетическое моторное масло - «ТОТЕК Астра Робот 5W40». И, надо признать, весьма успешно. На фоне гидрокрекингового масла были четко видны преимущества полной синтетики на базе ПАО.

Во‑первых , это ресурс. Условные 15 000 км масло проработало легко, его параметры остались в пределах заданных. Темп старения даже в предложенных жестких условиях оказался заметно более низким, чем у масел «младших» групп. И моторные характеристики в конце испытаний не слишком отличались от начальных.

Во‑вторых , это масло удивило своими низкотемпературными свойствами: -54 ºС - такова температура замерзания! Высокий индекс вязкости (под 170) обеспечивает хорошую вязкостно-температурную характеристику, гарантирующую оптимальную работу масла как при высоких температурах в нагруженных режимах, так и при холодном пуске.

Угар за весь цикл испытаний был минимальным. Сказалась малая летучесть, что косвенно подтверждается самой высокой температурой вспышки среди всех масел этой группы. А также результатами замеров токсичности отработавших газов: выход остаточных углеводородов заметно меньше, чем при работе мотора на других маслах, - нетопливная, то есть масляная, составляющая токсичности заметно уменьшилась. Откуда знаем, что именно масляная? Оттуда, что топливная составляющая при одном и том же бензине и одинаковых регулировках дает разницу только в пределах погрешности.

Уровень загрязнений в двигателе характерен для синтетик: невелик, но все-таки заметен.

МЕДЬ В МАСЛЕ

Первым представителем пятой группы было масло Cupper 5W40 Full Ester. Новый оригинальный пакет присадок, содержащий медь, должен обеспечивать металлоплакирующие свойства. Что это означает? На рабочих поверхностях деталей будет формироваться тонкая медная пленка, сглаживающая шероховатости, а также защищающая узлы трения от задира и износа. Положенные 15 000 км масло выдержало. После вскрытия двигателя увидели, что поверхности цилиндров стали напоминать шпон карельской березы - и цветом, и рисунком. Это и есть медь. А взвешивание деталей вообще повергло в шок: на вкладышах подшипников вместо убыли наблюдалось устойчивое увеличение массы! Минимальное, на уровне нескольких миллиграммов, - но увеличение! Неужели медь из масла перешла на рабочие поверхности вкладышей? И еще одно чудо: щелочное число в свежей (до испытаний) пробе масла составило всего около 3 мг КОН/г вместо привычных 6–10 КОН/г. Ошибка? Перемерили несколько раз - всё верно! И после испытаний оно снизилось лишь чуть-чуть. Вот что дает сочетание эстеровой основы и металлоплакирующего пакета присадок. С кольцами обошлось без чудес, но темп износа реально меньше, чем на эталонной гидрокрекинговой синтетике.

Ресурс похуже, чем у масла «ТОТЕК Астра Робот» на базе чистых ПАО, но значительно лучше, чем у эталонного «гидрокрекинга». Оно и понятно: присадки работают интенсивно, но их немного - поэтому ресурс масла не может быть бесконечным. Но напоминаем: условные 15 000 км масло честно отработало.

ЭСТЕРОВОЕ МОТОРНОЕ МАСЛО: БЕЛОЕ НА ЧЕРНОМ

«Эстеро-керамическое» масло Xenum WRX 7.5W40 с микрокерамикой дало рекордно низкую скорость износа поршневых колец и цилиндров, вдобавок снизилась скорость износа и у подшипников. «Твердая смазка» из нитрида бора работает! Энергосберегающий эффект в масле проявился как раз там, где обычным моторам приходится особенно тяжело - в максимальных режимах и, что выглядит странным для непрофессионалов, в режиме холостого хода. В первом случае на все детали действуют максимальные нагрузки, которым должно противостоять масло. Во втором - нагрузок нет, но и скорость относительного движения деталей, заставляющая их «всплыть» на слое масла, очень мала. Потому работает не все масло, а в основном его присадки.

Но без дегтя не обошлось.

Во‑первых , скорость старения этого масла из эстеровой группы оказалась заметно выше, чем у масла Cupper, - Xenum проиграл даже маслу ТОТЕК из группы ПАО. Цикл испытаний выдержан, но запас ресурса по его окончании был минимальным. По нашему мнению, это следствие более жестких условий работы масляной пленки в присутствии микрочастиц керамики. Очаговые локальные температуры в зонах трения, где работают твердые микрочастицы, могут повышаться, а это неизбежно портит базу масла.

Во‑вторых , низкотемпературные свойства этого масла тоже оказались не ахти. Впрочем, нестандартные «7.5» в классификации по SAE ничего другого и не обещали. И еще. После того как пробы масла некоторое время постояли на полочке, в них обнаружился плохо смываемый осадок! Даже долгое взбалтывание пробы не удаляло его с донышка бутылки. Чудес не бывает: керамика - тяжелая, долго удержать ее в объеме масла невозможно. Конечно, осадка было немного, но от него как-то не по себе. Успокаивает лишь тот факт, что масло на нашем рынке присутствует не первый день, но никаких связанных с ним «страшилок» вроде бы не обнаружено.

Отметим, что цвет проб менялся интенсивно. Изначально масло напоминало по цвету кефир: белое-белое. Через 40 моточасов оно уже стало похоже на обычное масло - темное, но осадок все равно был белесым. Нитрид бора, однако.

«ПОЛИ ТЕХ» В ПОЛИТЕХЕ

Испытания проводились в лаборатории кафедры двигателей питерского политеха. Как же пройти мимо масла с таким знакомым именем - KROON Oil Poly Tech? Единственное на нашем рынке масло группы ПАГ в целом подтвердило то, что гласило описание. Главное - при вскрытии мотора после 180 моточасов работы в жестких режимах мы обнаружили практически чистые поршни! Высокотемпературных отложений фактически не было, зона поршневых канавок оказалась чистой. А это значит, что кольца на этом масле работают нормально, никакого залегания ожидать не приходится.

Уровень низкотемпературных отложений оказался ниже, чем у других масел. Похоже, что полиалкиленгликолевая база масла их растворяет, как и было обещано производителем. И с ресурсом всё нормально: 15 000 км масло «прошло» с запасом на еще несколько тысяч километров.

Что касается ресурса двигателя и защиты от износа, всё тоже очень достойно, на уровне лучших эстеровых образцов и значительно лучше, чем у базовой НС-синтетики. А вот с «холодными» свойствами не так однозначно. Температура застывания - под минус пятьдесят, и это один из лучших показателей, а вот индекс вязкости не самый высокий. Не зря указан класс 10W‑40 по SAE.

МАСЛА ИЗ БУДУЩЕГО

Кто сказал, что все моторные масла льют из одной бочки? В ходе испытаний мы сделали для себя два важных открытия.

Во‑первых, НС-масла за свою цену работают вполне достойно и не способны испортить даже самый современный мотор.

Во‑вторых, есть более интересные варианты, чем самая распространенная на рынке третья группа. И каждое из рассмотренных масел имеет свои плюсы при единственном минусе - высокой цене. Но за хорошее и заплатить не грех, тем более что переплата чаще всего не превышает стоимости одной-двух заправок топливом. Если же учесть эффект энергосбережения (экономия бензина в среднем на 2–4%), улучшение динамики автомобиля, пусковых свойств и снижение скорости износа двигателя, то переплата и вовсе не выглядит пугающей.

Любое из испытанных нами масел можно безбоязненно заливать в мотор. По нашим сведениям, тот же Xenum очень любят гонщики. Cupper с его медью до сих пор кажется чем-то необъяснимым, но ведь выдержал же! К маслу ТОТЕК нет никаких вопросов. А полиалкиленгликолевое масло KROON Oil Poly Tech вообще расходится на ура. Короче, используйте смело - конечно, если группа качества выбранного масла согласуется с требованиями инструкции по эксплуатации автомобиля.

Xenum WRX 7.5W40

Цена, руб. от 6000

Объем, л 5

KROON Oil Poly Tech 10W‑40

Ориентировочная цена, руб. 5000

Объем, л 5

НАШ КОММЕНТАРИЙ

Производителей базовых масел и присадок - единицы, а потому разнообразию конечных продуктов взяться неоткуда. Испытанные нами масла выпускают малыми объемами. На таких продуктах отрабатывают новые решения. Kroon Oil - бывшая дочка «Шелла», XENUM часто используется в автоспорте, Cupper и ТОТЕК - новинки российского производства. Отнести масло к той или иной группе бывает сложно: производитель не афиширует его состав. Основная часть - НС-масла, остальные, примерно поровну, - дешевые минералки (популярны за океаном и на Ближнем Востоке) и так называемые полные синтетики.

Цены на любые гидрокрекинговые масла не отличаются от стоимости «полусинтетики», но по свойствам первые из них находятся ближе к «синтетике». Если бы это утверждение было ложью, то и выпускать гидрокрекинговое масло никто бы не стал. Среди оригинальных масел фирм Тойота, Ниссан, Форд и Мазда есть хотя бы один продукт, произведённый с помощью гидрокрекинга. Технология производства подразумевает глубокую, почти полную очистку минеральной основы от всех «лишних» молекул… Сравним «синтетику» и гидрокрекинговое масло, и вот что получится: первое из них окажется долговечнее, второе – лучше смазывает.

Как оценить степень очистки гидрокрекинговой основы? Ход эксперимента показан на видео.

Всю «синтетику» и «минералку» делают из нефти

Сырьём для выпуска минеральных масел служит нефть. Синтетические масла, или так называемые «материалы ПАО», синтезируются из нефтяных газов – из бутилена и этилена. Спрашивается, при чём тут гидрокрекинговое масло? Вспомним, что его получают из жидкой нефти.

Оцениваем температуру вспышки

Температура вспышки, характерная для разных материалов, будет отличаться:

• Молекулы ПАО – 250 C, в некоторых случаях – 280 C;
• Лучшие гидрокрекинговые масла – чуть ниже, чем 225 C.

Вот, собственно, и первое отличие. «Синтетика» здесь выигрывает.

«Полусинтетика» изготовляется так: к минеральной основе подмешивают 30-50% «синтетики». Полусинтетическое масло по своим параметрам будет уступать продуктам гидрокрекинга.

Маленькое замечание:

• HC-синтетика – то же, что и «продукт гидрокрекинга»;
• ПАО-синтетика – полностью синтетический материал.

Заметим, что концерн «Шелл» может синтезировать ГСМ из смеси метана и пропана. А ещё популярностью пользуются эстеровые масла – их получают из растительных компонентов, и ни из чего больше!

Где «гидрокрекинг» обгоняет «синтетику»?

На одном моторе можно сравнить разные ГСМ. Пусть они будут изготовлены на разной основе – синтетической и гидрокрекинговой.

Один стенд для всех испытаний

Что сравнивалось:

• HC: SINTOIL Ультра, MANNOL Extreme;
• ПАО: ENEOS Gran-Touring, ТОТЕК-Астра Робот.

Что получилось:

• Мощность: MANNOL Extreme – лучше всех (+3,04%) , Астра Робот – на последнем месте (+0,9%);
• Расход топлива: «синтетика» опережает (-5,7% и -6,8%), «HC-синтетика» слегка отстаёт (-3% и -4%);
• Выбросы: чтобы снизить содержание углеводородов, используйте «синтетику». Масло SINTOIL будет слегка засорять атмосферу газом CO, ну а материал бренда MANNOL можно назвать нейтральным.

Как видим, смазывающие свойства у материалов HC-типа могут быть лучше, чем у ПАО. Доказательство – строка «1» в последнем списке.

Странно: на этикетках пишут «Синтетика»

Американская организация API относит всю HC-синтетику к подвиду «обычной синтетики». Факт принадлежности к классу «HC» на упаковке могут не обозначить…

Преимущества «чистой синтетики»

Слабая устойчивость к воздействию окислителей – типичное свойство любой «минералки». Оно будет характерным и для продуктов гидрокрекинга. Итого, если провести сравнение с «синтетикой», получится список:

• HC-материалы быстрее окисляются;
• Для них, то есть для «HC-синтетики», характерна чуть большая испаряемость, замеренная по методу НОАК;
• Про устойчивость к перегреву говорилось выше (см. главу «1»).

Мы специально не рассматриваем вопрос, из чего гидрокрекинговое масло состоит, как его получают и т.д. Важнее будет знать о свойствах. Они, в свою очередь, были рассмотрены только что, включая и долговечность.

Установка для замеров испаряемости

Обзор метода с названием «гидрокрекинг» на видео

Гидрокрекинг предназначен для получения малосернистых топливных дистил-лятов из различного сырья.

Гидрокрекинг - процесс более позднего поколения, чем каталитический крекинг и каталитический риформинг, поэтому он более эффективно осуществляет те же задачи, что и эти 2 процесса.

В качестве сырья на установках гидрокрекинга используют вакуумные и атмосферные газойли, га-зойли термического и каталитического крекинга, деасфальтизаты, мазуты, гудроны.

Технологическая установка гидрокрекинга состоит обычно из 2 х блоков:

Реакционного блока, включающего 1 или 2 реактора,

Блока фракционирования, состоящего из различного числа дистилляционных колонн.

Продуктами гидрокрекинга являются автомобильные бензины, реактивное и дизельное топливо, сырье для нефтехимического синтеза и СУГ (из бензиновых фракций).

Гидрокрекинг позволяет увеличить выход компонентов бензина, обычно за счет превращения сырья типа газойля.

Качество компонентов бензина, которое при этом достигается, недостижимо при повторном прохождении газойля через процесс крекинга, в котором он был получен.

Гидрокрекинг также позволяет превращать тяжелый газойль в легкие дистилляты (реактивное и дизельное топливо). При гидрокрекинге не образуется никакого тяжелого неперегоняющегося остатка (кокса, пека или кубового остатка), а только легко кипящие фракции.

Преимущества гидрокрекинга

Наличие установки гидрокрекинга позволяет переключать мощности НПЗ с выпуска больших количеств бензина (когда установка гидрокрекинга работает) на выпуск больших количеств дизельного топлива (когда она отключена).

Гидрокрекинг повышает качество компонентов бензина и дистиллята.

В процессе гидрокрекинга используются худшие из компонентов дистиллята и выдает компонент бензина выше среднего качества.

В процессе гидрокрекинга образуются значительные количества изобутана, что оказывается полезным для управления количеством сырья в процессе алкилирования.

Использование установок гидрокрекинга дает увеличение объема продуктов на 25%.

В настоящее время широко используется около 10 различных типов установок гидрокрекинга, но все они очень похожи на типичную конструкцию.

Катализаторы гидрокрекинга менее дороги, чем катализаторы каталитического крекинга.

Технологический процесс

Слово гидрокрекинг расшифровывается очень просто. Это каталитический крекинг в присутствии водорода.

Ввод холодного водородсодержащего газа в зоны между слоями катали-затора позволяет выравнивать температуры сырьевой смеси по высоте реактора.

Движение сырьевой смеси в реакторах нис-ходящее.

Сочетание водорода, катализатора и соответствующего режима процесса позволяют провести крекинг низкокачественного легкого газойля, который образуется на других крекинг-установках и иногда используется как компонент дизельного топлива.
Установка гидрокрекинга производит высококачественный бензин.

Катализаторы гидрокрекинга - обычно это соединения серы с кобальтом, молибденом или никелем (CoS, MoS 2 , NiS) и оксид алюминия.
В отличие от каталитического крекинга, но так же как при каталитическом риформинге, катализатор располагается в виде неподвижного слоя. Как и каталитический риформинг, гидрокрекинг чаще всего проводят в 2-х реакторах.

Сырье, пода-ваемое насосом, смешивается со свежим водородсодержащим газом и циркуляционным газом, ко-торые нагнетаются компрессором.

Газосырьевая смесь, пройдя теплообменник и змеевики печи, нагревается до температуры реакции 290- 400°С (550-750°F) и под давлением 1200- 2000 psi (84-140 атм) вводится в реактор сверху. Учитывая большое тепловыде-ление в процессе гидрокрекинга, в реактор в зоны между слоями катализатора вводят холодный водородсодержащий (циркуляционный) газ с целью выравнивания температур по высоте реактора. Во время прохождения сквозь слой катализатора примерно 40-50% сырья подвергается крекингу с образованием продуктов, соответствующих по температурам кипения бензину (точка выкипания до 200°С (400°F).

Катализатор и водород дополняют друг друга в не-скольких аспектах. Во-первых, на катализаторе идет кре-кинг. Чтобы крекинг продолжался, требуется подвод теп-ла, то есть это - эндотермический процесс. В то же время, водород реагирует с молекулами, которые образуются при крекинге, насыщая их, и при этом выделяется теп-ло. Другими словами, эта реакция, которая называется гидрирование, является экзотермической. Таким образом, водород дает тепло, необходимое для протекания кре-кинга.

Во-вторых - это образование изопарафинов. При крекинге получаются олефины, которые могут соединяться друг с другом, при-водя к нормальным парафинам. За счет гидрирования двой-ные связи быстро насыщаются, при этом часто возникают изопарафины, и таким образом предотвращается повтор-ное получение нежелательных молекул (октановые числа изопарафинов выше, чем в случае нормальных парафинов).

Выходящая из реактора смесь продуктов реакции и циркуляционного газа охлаждается в теплооб-меннике, холодильнике и поступает в сепара-тор высокого давления. Здесь водородсодержащий газ для обратного направления в процесс и смешивания с сырьем отделяется от жидкости, которая с низа сепара-тора через редукционный клапан, поступает далее в сепаратор низкого давления. В сепараторе выделяется часть углеводородных газов, а жидкий поток направляется в теплообменник, располо-женный перед промежуточной ректификационной колонной, для дальнейшей перегонки. В колонне при небольшом избыточном давлении выделяются углеводородные газы и лег-кий бензин. Керосиновую фракцию можно выделить, как бо-ковой погон или оставить вместе с газойлем в качестве остатка от перегонки.

Бензин частично возвращается в промежуточную ректификационную колонну в виде острого орошения, а балансовое его количество через систему «защелачивания» откачивается с уста-новки. Остаток из промежуточной ректификационной колонны разделяется в атмосфер-ной колонне на тяжелый бензин, дизельное топ-ливо и фракцию >360°С. Так как сырье на данной операции уже подвергалось гидрированию, крекингу и риформингу в 1-м реакторе, процесс во 2-м реакто-ре идет в более жестком режиме (более высокие температуры и давления). Как и продукты 1-й стадии, смесь, выходящая из 2-го реактора, отделяется от водорода и направляется на фракционирование.

Толщина стенок стального реактора для процесса, проходящего при 2000 psi (140 атм) и 400°С, иногда до-стигает 1 см.

Основная задача - не дать крекингу выйти из-под контроля. Поскольку суммарный процесс эндотермичен, то возможен быстрый подъем температу-ры и опасное увеличение скорости крекинга. Чтобы избе-жать этого, большинство установок гидрокрекинга содержат встроенные приспособления, позволяющие быст-ро остановить реакцию.

Бензин атмосферной колонны смешивается с бен-зином промежуточной колонны и выводится с уста-новки. Дизельное топливо после отпарной колонны охлаждается, «защелачивается» и откачивается с уста-новки. Фракция >360°С используется в виде горя-чего потока внизу атмосферной колонны, а остальная часть (остаток) выводится с установки. В случае произ-водства масляных фракций блок фракционирования имеет также вакуумную колонну.

Регенерация катализатора проводится смесью воздуха и инертного газа; срок службы катализа-тора 4-7 мес.

Продукты и выходы.

Сочетание крекинга и гидрирования дает продукты, относительная плотность которых значительно ниже, чем плотность сырья.

Ниже приведено типичное распределение выходов продуктов гидро¬крекинга при использовании в качестве сырья газойля с установки коксования и светлых фракций с установки каталитического крекинга.

Продукты гидрокрекинга - это 2 основные фракции, которые используются как компоненты бензина.

Объемные доли

Газойль коксования 0,60

Светлые фракции с установки каталитического крекинга 0,40

Продукты:

Изобутан 0,02

Н-Бутан 0,08

Легкий продукт гидрокрекинга 0,21

Тяжелый продукт гидрокрекинга 0,73

Керосиновые фракции 0.17

Напомним, что из 1 ед сырья получается около 1,25 ед продукции.

Здесь не указано требуемое количество водорода, которое измеряется в стандартных фт 3 /барр сырья.

Обычный расход составляет 2500 ст.

Тяжелый продукт гидрокрекинга - это лигроин (нафта), содержащий много предшественников ароматики (то есть соединений, которые легко превращаются в ароматику).

Этот продукт часто направляют на установку риформинга для облагораживания.

Керосиновые фракции являются хорошим реактивным топливом или сырьем для дистиллятного (дизельного) топлива, поскольку они содержат мало ароматики (в результате насыщения двойных связей водородом).

Гидрокрекинг остатка.

Существует несколько моделей установок гидрокрекинга, которые были сконструированы специально для переработки остатка или остатка от вакуумной перегонки.

На выходе получается более 90% остаточного (котельного) топлива.

Задачей данного процесса является удаление серы в результате каталитической реакции серосодержащих соединений с водородом с образованием сероводорода.

Таким образом, остаток с содержанием серы не более 4% может быть превращен в тяжелое жидкое топливо, содержащее менее 0,3% серы.
Использовать установки гидрокрекинга необходимо в общей схеме переработки нефти.

С одной стороны, установка гидрокрекинга является центральным пунктом, так как она помогает установить баланс между количеством бензина, дизельного топлива и реактивного топлива.
С другой стороны, скорости подачи сырья и режимы работы установок каталитического крекинга и коксования не менее важны.
Кроме того, алкилирование и риформинг также следует учитывать при планировании распределения продуктов гидрокрекинга.

Попробуем разобраться. Так действительно ли гидрокрекинговое масло - это полусинтетика? Правильнее, все-таки, относить гидрокрекинговые масла к особому классу масел.

Полусинтетика - это, по определению, смесь минеральных и синтетических базовых масел. В роли синтетической базы выступают обычно поли-альфа-олефины (ПАО) или эстеры, либо их смесь.

Гидрокрекинговые масла почти полностью состоят из НС-синтетического компонента.

Минеральная основа - самая дешевая. Это продукт прямой перегонки нефти, состоящий из молекул разной длины (длина углеводородных цепочек - 20…35 атомов) и разного строения. Из-за этой неоднородности - нестабильность вязкостно-температурных свойств, высокая испаряемость, низкая стойкость к окислению. Минеральная основа - самая распространенная в мире моторных масел.

ПАО - основа, это углеводороды с длиной цепочки порядка 10…12 атомов. Получают ее путем полимеризации (проще говоря - соединения) коротких углеводородных цепочек - мономеров из 3…5 атомов. Сырьем для этого обычно служат бензиновые молекулы, либо нефтяные газы - бутилен и этилен. Преимущества ПАО: не застывают до -60С, высокая стойкость к перепадам температур, старению, низкая испаряемость. Такая масляная основа в 4,5 раза дороже минеральной. Эстеры представляют собой сложные эфиры - продукты нейтрализации карбоновых кислот спиртами. Сырье для производства - растительные масла, например рапсовое, или, даже, кокосовое. Эстеры обладают рядом преимуществ перед всеми другими известными основами. Во-первых, молекулы эстеров полярны, то есть электрический заряд распределен в них так, что молекула сама «прилипает» к металлу. Во вторых, вязкость эстеров можно задавать еще на этапе производства основы: чем более тяжелые спирты используются, тем большей получается вязкость. Можно обойтись без всяких загущающих присадок, которые «выгорают» в ходе работы в двигателе, приводят к «старению» масла. Современная технология позволяет создавать полностью биологически разлагаемые масла на основе эстеров.

Однако все эти плюсы могут показаться слишком дорогим удовольствием. Эстеровая база стоит в 5…10 раз дороже минеральной! Достаточно сказать, что литр эстеровой моторной «синтетики» обходится покупателю минимум в 15-20$. Поэтому их содержание в моторных маслах обычно ограничено 3-5%.

Недостатки традиционных синтетических компонентов не ограничиваются запредельной ценой. Дело в том, что и ПАО и эстеры проявляют повышенную, по сравнению с «минералкой», агрессивность по отношению к материалам уплотнений, в них хуже растворяются присадки, без которых невозможно производство современного моторного масла. Что же касается эстеров, то их отличает повышенная чувствительность к попаданию воды и, особенно, водяного пара.

Весьма удачной попыткой совместить высокие качества синтетики с неагрессивностью «минералки» и, главное, за приемлемую цену, стала технология гидрокрекинга, или «НС-синтеза».

В чем ее суть? Сырьем для гидрокрекинговых масел, в отличие от ПАО, выступают не короткие углеводородные молекулы - мономеры, а тяжелые, длинные углеводородные цепочки из 20…35 атомов и более. Длинные цепочки разрываются (крекинг) на более короткие «масляные» с однородной структурой, места разрывов в новых укороченных молекулах насыщаются водородом (гидрирование). Отсюда и название - «гидрокрекинг».

И при производстве ПАО и при гидрокрекинге - налицо все признаки синтеза - создания из исходного сырья нового соединения, с новой структурой и свойствами. Поэтому гидрокрекинг часто называют НС- синтезом. В результате НС- синтеза получают базовое масло с очень высокими вязкостно - температурными характеристиками - индекс вязкости (ИВ) достигает у них 130 - 150 единиц! Для сравнения - ИВ у лучших минеральных основ - не более 100. После введения присадок индекс вязкости еще более увеличивается, и, например, у масла TOYOTA SM 0W20 достигает 197,5 единиц. Это, как минимум, на уровне 100% ПАО -масел, не говоря уже о полусинтетике. К тому же, НС-масла не разъедают уплотнений, меньше «боятся» попадания воды, гораздо лучше совместимы с присадками чем ПАО и эстеры. И самое главное! Гидрокрекинговая основа стоит всего в 2 раза дороже минеральной, т.е. в 2,5 раза дешевле ПАО и в 3-5 раз дешевле эстеров. И это при аналогичном качестве.

Реальное содержание ПАО в «настоящей» полусинтетике, в лучшем случае - 30-35% (обычно - 15…25%), остальное - обычная «минералка» и присадки. Гидрокрекинговые масла состоят из НС- компонента примерно на 80%, плюс 20% приходится на пакет присадок. Таким образом, содержание синтетического компонента в НС-маслах в несколько раз выше, чем в классической ПАО - полусинтетике.

Самое интересное, что подавляющее большинство моторных масел, позиционируемых как полу-синтетические, и даже полностью синтетические, являются ни чем иным, как гидрокрекинговыми маслами. Это общая тенденция крупнейших производителей масел. Программа BP (кроме Visco 7000), Shell (кроме 0W-40), частично Castrol, Mobil, Esso, Chevron, Fuchs постороена на гидрокрекинге. Все масла южно-корейской фирмы ZIC, входящей в корпорацию SK - это только гидрокрекинг. Определить гидрокрекинговое это масло или нет, по этикетке практически невозможно. Например, на канистре Esso Ultron SAE 5W-40 с лицевой стороны стоит надпись Fully Synthetic, а на обратной стороне указано, что это масло НС -синтеза!

Подведем итог: Масла НС-синтеза правильнее было бы отнести к полностью синтетическим (содержание синтетического компонента до 80%), а уж никак не к минеральным. Почему гидрокрекинговые масла принято называть полусинтетикой? Просто наиболее распространенный класс вязкости таких масел SAE 10W-40, традиционно ассоциируется в сознании потребителя с «полусинтетикой». Ведь у большинства автовладельцев хроническая болезнь - выбирать масла не по уровню работоспособности, а по классу вязкости по SAE! И это при том, что НС-масла уже прочно освоили такой «100% синтетический» класс вязкости как SAE 5W-30 и 5W-40. Единственное, в чем ПАО - масла превосходят масла НС-синтеза - так это в цене. По критерию «стоимость - эффективность», масла НС-синтеза, на сегодняшний день, прочно удерживают ведущее положение в мире моторных масел.