Материальный баланс установки

Введение

Смазочные масла, вырабатываемые из нефтяных фракций, должны обладать определенными качествами, обусловленными их назначением. Эти  качества достигаются с помощью  процессов очистки и удалением  нежелательных компонентов масляных фракций, а также добавлением  различных присадок. До недавнего  времени смазочные масла получали из так называемых масляных нефтей с применением несюшных процессов очистки: кислотно-щелочной, отбеливающими глинами и др.

К таким  нефтям относятся Бакинские нефти - Балахинская масляная, Кара-чухурская, Сураханская отборная и другие, а также Элибенские нефти-Юрская, Доссорская, Байгунасская. Однако их ресурс ограничен.

В связи  с огромным ростом механизации и  совершенствованием механизмов и двигателей в нашей стране значительно увеличилось  потребность в производстве смазочных  масел, возросли и требования к их качеству. Для

расширения  производства масел и улучшения  их качества разработаны и внедрены в промышленность процессы очистки  масляных фракций с помощью селективных  растворителей. Это позволило вырабатывать высококачественные масла из различных нефтей, в том числе из сернистых и смолистых, в масляных фракциях которых содержится значительное количество нежелательных компонентов (ароматических углеводородов, смол, парафинов, сернистых и азотистых соединений). Однако в этих нефтях содержатся и весьма ценные компоненты, позволяющие получать масла высокого качества, превосходящие по некоторым показателям масла из Бакинских и Эмбенских нефтей.

Одним из процессов в современной  схеме производства смазочных масел  из сернистых и смолистых нефтей является очистка методом экстракции с помощью избирательно действующих (селективных) растворителей (фенола, фурфурола, N-метилпирролидона и др.). Она предназначена для удаления ароматических углеводородов, сернистых и других нежелательных компонентов из смеси, которую представляет масляная фракция

1.1     Классификация и характеристика  масел

Работа  смазочного масла в узле трения значительной степени зависит от условий эксплуатации (температуры, нагрузки, скорости перемещения, состава окружающей среды и т.п.) и характера работы механизма или машины (постоянных или переменных внешних воздействий, остановок и т.п.). Наибольшее значение имеют: конструктивные особенности узла трения (тип, размер, характер движения трущихся поверхностей и т.п.); система смазки и материала, с которыми масло контактирует в процессе работы; условия эксплуатации узла трения; сроки смены масла.

Существует  три общепринятые классификации  нефтяных масел: по составу, по способу  производства (или способу очистки) и по назначению. По составу нефтяные масла подразделяют на: дистиллятные, полученные из соответствующих масляных фракций вакуумной перегонки мазута; остаточные, полученные из остатка от вакуумной перегонки мазута, т.е. из гудрона или концентрата; компаундированные, полученные при смещении дистиллятного и остаточного компонентов; запущенные, полученные введением в базовые масла полимерных присадок. По способу очистки выделяют следующие группы масел: кислотно-щелочной очистки, кислотно-контактной очистки; селективной очистки; гидроочистки.

По назначению нефтяные масла можно разделить  на смазочные и несмазочные. Группы смазочных масел: моторные, индустриальные и приборные, трансмиссионные, цилиндровые и судовые, турбинные, компрессорные.

Несмазочные нефтяные масла делятся на: электроизоляционные, консервационные, гидравлические, технологические, вакуумные и белые. Вакуумные и белые масла в некоторых случаях выполняют также смазочные функции: так белые (нафтеновые) масла используют для смазки компрессоров при производстве стирола и полипропилена. Моторные масла в зависимости от вида двигателей, для которого они предназначены, делятся на автомобильные, дизельные и авиационные. Последние в зависимости от объектов применения делятся на масла: для поршневых, турбореактивных, турбовинтовых двигателей и для вертолетов. Классификация по назначению является наиболее обширной и разветвленной. Моторные масла предназначены для смазки двигателей различных систем. Доля моторных масел для двигателей внутреннего сгорания в общем объеме мирового производства составляет 50%, а в СССР - примерно 60%. Развитие современного автомобиля - и тракторостроения связано с совершенствованием конструкций и ростом мощности двигателей внутреннего сгорания. Увеличение метровой мощности и давления сжатия привело к повышению температуры стенок цилиндра и канавок поршневых колец и следовательно, температуры масла в картере двигателя (в настоящее время она достигает 150°С, а десятки лет назад редко превышало 100°С). Это, в свою очередь способствует повышенному окислению масла, образованию на поршнях лаков и нагаров, коррозии цилиндров. Появилась необходимость в четкой дифференциации моторных масел по свойствам и условиям применения. В СССР разработана и получила распространение классификация моторных масел (таб.1.) в зависимости от условий эксплуатации и напряженности работы двигателей (ГОСТ 7479-72 «Масла моторные. Классификация»). Эта классификация распространяется на моторные масла с присадками, применяемые для смазывания двигателей внутреннего сгорания (автомобилей, тракторов, морских и речных судов, тепловозов, сельскохозяйственных и строительных машин и др.).

Она отличается большой подвижностью, связанной  с постоянным ужесточением условий  работы масел в двигателях и появлением более высококачественных масел. Стандартом установлены соответствующие обозначения  масел (табл. 2). В зависимости от указанных  выше условий по эксплуатационным свойствам, масла разделены на шесть групп  и три подгруппы с изменением вязкости при 100°С в интервале от 6 до 20 мм/с (с.С.т). По вязкостным свойствам моторные масла разделены на И классов (таб. 2). Товарные масла обозначаются следующим образом - М-8А, М-10Бь М-6з/ЮВ] и т. п: буква «-М» обозначает моторное масло; цифра «6», «8» - класс вязкости  масла; индекс  «3» означает,  что  масло  содержит  заглушающие вязкостные присадки и применяется как зимнее и всесезонное; буква «В» с индексом «1», что масло по эксплуатационным свойствам относятся к группе«В» и предназначено для смазывания среднефорсированных карбюраторных двигателей. Для улучшения эксплуатационных свойств автотракторных масел к ним как правило, добавляют многофункциональные присадки ВНИИ НП-360, ДФ-11 и т.п. В ГОСТ на автомобильные масла контролируется до 15 показателей их качества. Показатели качества дизельных масел, контролируемых ГОСТ, также, как у автомобильных. В специфических условиях работают масла в судовых дизелях, важным свойством масел для судовых двигателей является способность препятствовать образованию углеродистых отложений на внутренней стенке днища поршня и т.п.

Смазочные масла для авиационных двигателей в зависимости от объектов применения делят на четыре группы. Специфические  условия работы авиационных поршневых  двигателей (средние и высокие  температуры) исключают применения в них металлосодержащих присадок, ведущих к накоплению зольных  отложений в камере сгорания. Выпускают  масла нескольких марок и модификаций  в зависимости от состава нефти: МС - 14, МС - 20 и др., ГОСТ на авиационные  масла предусмотрено 12-15 показателей  качества.

Среди газотурбинных  двигателей наиболее распространены турбореактивные (ТРД) и турбовинтовые (ТВД) двигатели. В современных турбореактивных  двигателях масло работает при температуре  до 150°С. Поэтому одним из основных требований к маслам для ТРД являются их высокая теплоокислительная стабильность и низкая испаряемость. Масла для ТРД     должны  обладать  хорошими  вязкостно-температурными  свойствами,

обеспечивать  легкий запуск двигателя при температуре  окружающего воздуха до 50°С и в то же время быть достаточно вязкими при рабочих температурах. Для реактивной авиации разработана и производится в промышленных масштабах несколько сортов нефтяных и синтетических масел (МК-8, МК-6, МС-6, 36/1 и др.). Авиационные масла для ТВД вводят противоизносные и противозадирные присадки, а также синтетические жидкости.

Таблица 1.1.1 - Классификация моторных масел по эксплуатационным

свойствам (ГОСТ 17479 - 72)

Индустриальные  масла предназначены для смазки машин и механизмов, различного промышленного  оборудования. До недавнего времени  по вязкости индустриальные масла делили на легкие (3,5-10мм2/с при50°С), средние (10-58мм2/с при 50°С) и тяжелые (11-96мм2/с при 100°С).

По условиям применения выделяют две группы масел: для легких и средних режимов  скоростей и нагрузок; для тяжелых  режимов работ. Легкие инструментальные   масла   применяют  для   смазки   малонагруженных  узлов трения, работающих при высоких скоростях (велосит, вазелиновое швейное, сепараторные  и др.).  Средние индустриальные масла по мере увеличения вязкости используют в более нагруженных и менее быстроходных механизмах ИС-12,   ИС-20,   ИС-30,   ИС-45   и   др.).   Тяжелые   индустриальные   масла применяют   для   смазки   тяжелонагруженных   механизмов   (краны,   буровые установки, оборудования мартеновских печей т. п.).   К этой группе относятся высоковязкие   дистиллятные   масла   -   цилиндровое    11,   цилиндровое   24 (вискозин), цилиндровое 52, для прокатных станов (П-28,П-40) и др. Товарный ассортимент     среди     индустриальных     масел     насчитывает     около     100 наименований. В эти масла, как правило, не добавляют присадок, поэтому они часто   не   отвечают   требованиям   надежной   эксплуатации   оборудования. Индустриальные    масла    должны    удовлетворять    к    ряду    специфических требований, обусловленных их назначением и условиями применения. Так масла для зубчатых передач, обеспечивая надежную передачу мощности с ведущего элемента на ведомый, выполняют следующие функции: снижают трения и потери мощности на его преодоление, уменьшают износ трущихся деталей и предотвращают их коррозию, снижают шум, вибрацию и защищают детали   от   ударных   нагрузок,   вымывают   загрязнения   и   отводят   тепло. Основным критерием подбора масел без присадок является вязкость;  при выборе масел для зубчатых передач учитывают условия работы запепления-нагружность, твердость зубьев, окружную скорость. Масла серий: ИТП, ИСП, ИСПи, ИРП и ИЦП (11  марок с изменением вязкости при 50°С от 27 до 190мм2/с) применяют для смазки малонагруженных зубчатых передач станков, прессов и другого оборудования. Масла серии ИСП и ИСПи предназначены для смазки средненагруженных зубчатых передач и направляющих металлорежущих станков. Для смазки зубчатых передач и средненагруженных узлов трения промышленного оборудования используют масла серии ИРП. Широко применяется приборное масло МВП. Выпускается также более 10 марок часовых масел. Важными специфическими показателями их свойств является: растекаемость, нарастание вязкости при окислении в тонком слое, испаряемость.

Трансмиссионные масла используются в транспортных средствах и предназначены для  смазки зубчатых передач различных  типов цилиндрических, конических, четвертых, гипоидных и др.). Существует несколько разновидностей зубчатых передач с параллельными осями цилиндрические, конические, планеторные и др.). Трансмиссионные масла должны прежде всего предотвращать задир и заедание в местах контакта зубьев и уменьшать их износ под действием высоких нагрузок. Важной функцией масел является также уменьшение потерь мощности на трение и отвод выделяющегося тепла.

Различают масла для механических трансмиссий, где их основной функцией является смазочное действие, и масла для  гидромеханических коробок передач, где помимо всего основного назначения они служат и гидравлической средой, заполняющей систему. В зависимости  от условий применения выпускают  три группы трансмиссионных масел: А - без присадок или с химически  малоактивными противозадирными присадками; Б - с противозадирными присадками и противоизносными присадками средней активности; В - с высокоактивными противозадирными присадками. Масла без присадок используют только в случае жидкостного режима трения, когда главную роль играет вязкость смазочного материала. В зависимости от климатических условий различают летние, зимние (в том числе северные и арктические) и всесезонные трансмиссионные масла. Большинство трансмиссионных масел готовят смешением экстрактов N-МП очистки с дистиллятными маслами. Для бессезонных трансмиссионных масел наряду с

вязкостью при  двух температурах (или индексом вязкости) важна температура застывания.

Турбинные масла применяют для смазки и  охлаждения подшипников различных  турбоагрегатов (гидротурбин, турбонасосов, компрессоров и т.д.). Они должны обладать высокой стабильностью против окисления, предотвращать высокий износ  трущихся деталей, защищать их от коррозии, не лениться и не образовывать с  водой стойких эмульсий. В современные  турбинные масла добавляют композиции присадок, улучшающих комплекс необходимых  эксплуатационных свойств. Улучшить качество турбинных масел можно также, используя базовые масла с  высоким индексом вязкости и температурой вспышки и низкой температурой застывания. Вырабатывают более 10 марок и модификаций  турбинных масел, различающихся  составом и свойствами. Компрессорные  масла предназначены для смазки цилиндров и клапанов компрессоров, а также используются в качестве уплотнительного смазочного материала  для герметизации камер сгорания и штоков поршней компрессоров.

Компрессорные масла при работе нагреваются  до высоких температур и соприкасаются  с различными средами (как высокотемпературными, так и хладоагентами). В связи с этим они должны обладать высокой термической и химической стабильностью, высоким индексом вязкости и хорошей подвижностью при низких температурах (низкой температурой застывания). К компрессорным маслам для тяжелых условий работы стали добавлять различные присадки-ингибиторы окисления и коррозии, противоизносные и др.. Ряд специфических требований, обусловленных непрерывным контактом масла с различными хладоагентами (аммиаком, углекислотой, фреоном и др.), а также значительными изменениями температуры и давления серы, предъявляются к компрессорным маслам для холодильных машин. Помимо низкой температуры застывания и высокого ИВ при подборе масла необходимо учитывать возможности химического взаимодействия хладоагента (сернистого ангидрида, фреона) с углеводородами масла, а также взаимную растворимость и коррозионную агрессивность образующихся смесей. Масла для компрессоров

холодильных машин (вырабатывается около 10 сортов - ХА, ХА-23, ХФ-12, ХФ—22 и т.п.) готовят  на основе дистиллятных и остаточных базовых масел, а также смешением. В масла вводят антиокислительные, депрессорные и другие присадки. Практически все высококачественные компрессорные масла получают вводя соответствующие присадки в глубокоочищенные базовые масла. В СССР выпускаются более 15 марок компрессорных масел.

Электроизоляционные масла, к которым относятся трансформаторные, конденсаторные  и кабельные, представляют собой специфическую группу так  называемых несмазочных нефтяных масел. Основным их назначением является изоляция токонесущих частей электрооборудования, гашение электродуги в выключателях;  выполняют они также функцию теплоотводящей среды.  В наибольших     количествах     и     ассортименте     производят    и    применяют трансформаторные масла (6 марок). Наряду с традиционными требованиями к большинству нефтяных масел - высокой стабильностью против окисления , низкой     температурой     застывания     и     т.п..     Важнейшими     свойствами электроизоляционных   масел   являются   низкие   диэлектрические   потери   и проводимость, высокая электрическая прочность и газостойкость. В ГОСТ и ТУ на     электроизоляционные     масла     предусмотрено     определение     таких специфических показателей, как тангенс угла диэлектрических потерь (tg ...) и диэлектрическая проницаемость (Е), удельное    объемное    электрическое сопротивление (P_v), электрическая прочность и газостойкость в электрическом поле. Существенное влияние на свойства электроизоляционных масел оказывает их состав. Они имеют и наилучшие вязкостно-температурные показатели, хотя   в наибольшей   степени   склонны   к   окислению,   которое существенно ухудшает диэлектрические свойств масел. Высокой газостойкостью   обладают  ароматические углеводороды  (под воздействием электрического    поля    они   даже    поглашают    газ),    нефтено-парафиновые углеводороды имеют низкую газостойкость. Во всех случаях газостойкость масел возрастает с повышением их вязкости.