На каком масле? Исследуем синтетику и «суперсинтетику. Технология GTL избавляет от страха, что нефть закончится Масло из газа в вашем двигателе

Сразу скажем, что для портала «АвтоВзгляд» знакомство с таким производством не стало экстраординарным событием – мы , в том числе и на зарубежных заводах . Так что сравнить есть с чем. Однако впечатления от посещения завода в Торжке оказались куда более запоминающимися, чем мы ожидали.

Так, например, здесь для приготовления используется установка последнего поколения, работающая по принципу «смешивание в потоке» (технология SМB). В смесительной установке данного типа происходит одновременная подача в трубу всех необходимых компонентов с определенной скоростью, что обеспечивает их смешение в нужной пропорции, причем с высокой точностью. Скорость смешивания (компаундирования) на установке, работающей по технологии SМB, составляет около 60 000 в час. Это в несколько раз больше, чем при работе традиционной смесительной установки, где перемешивание осуществляется лопастями. В Торжке, впрочем, есть и такое смесительное оборудование, но даже в нем используются не обычные, а особые лопасти, созданные на основе уникальных запатентованных разработок.

Оригинальные технические решения применены и в цехе розлива и фасовки готовых масел. Одна из главных особенностей процесса – автоматический манифольд. Это своего рода трубопроводный коммутатор, перераспределяющий потоки того или иного вида продукции, поступающей из емкостей-хранилищ, на линии розлива. Здесь тоже есть свой нюанс: чтобы разные продукты не смешивались в каналах манифольда, каждый трубопровод после отгрузки нужного количества масла обязательно подвергают пневмоочистке с помощью полимерно-резиновых пыжей (так называемых пигов). Понятно, что техническая реализация любой из этих операций весьма сложна и трудоемка. Поэтому все процессы производства автоматизированы и управляются из диспетчерской – в полном соответствии с самыми современными промышленными стандартами.

Но, как говорится, инновации – инновациями, а контроль качества продукции никто не отменял. Этот процесс в компании возведен в абсолют, причем значительная доля контролирующих операций отводится заводской лаборатории Shell. Ее специалисты отслеживают все этапы производства, начиная от анализа присадок и базовых масел, и заканчивая контролем качества готового продукта. Полученные в лаборатории данные тестов моментально поступают в единые корпоративные базы электронных систем GSAP и Lubcel, которые проверяют корректность представленных результатов и их соответствие требуемым параметрам. Такой двойной контроль гарантирует, что масла, произведенные на заводе в Торжке, по своему качеству ничем не отличаются от аналогичных продуктов, выпущенных на любом другом заводе бренда.

Отвечая на вопросы журналистов, директор комплекса Константин Рубин рассказал, что после выхода на полную мощность, завод будет выпускать широкую линейку высококачественных смазочных материалов, включая моторные масла, масла для судовых двигателей, промышленные смазочные материалы, гидравлические и трансмиссионные масла. В продажу они поступают под марками Helix и Rimula (масла для легкового и коммерческих транспорта соответственно), Tellus, Spirax и Omala (индустриальные смазки).

Инновационные технологии лежат и в основе производства новой линейки синтетических моторных масел Shell Helix Ultra, созданных на основе технологии PurePlus. Напомним, что эти масла с технологией PurePlus делают из природного газа, а не из нефти. Благодаря процессу газожидкостной конверсии получается кристально чистое базовое масло, которое практически не содержит примесей, характерных для сырой нефти. Дело в том, что «база» на основе природного газа состоит из молекул с прочными молекулярными связями, более устойчивыми к воздействию жестких условий эксплуатации. В итоге обеспечивается легкий запуск двигателя даже при экстремально низких температурах, устойчивость к воздействию высоких температур, а также способность удалять отложения, образовавшиеся в системе смазки при использовании обычных моторных масел. Более того, сочетание технологий Shell PurePlus и Active Cleansing в линейке масел Shell Helix Ultra обеспечивает высокий уровень чистоты двигателя.

«Это новаторская технология, и говорить о ней можно много. Но резюмировать я могу коротко: это невероятно! И то, о чем мы хотим вам рассказать, является настоящим прорывом в области производства моторных масел», - так эмоционально начал представление нового продукта вице-президент Shell Lubric NTS Marketing Эндрю Хепхер. Заинтриговал Эндрю…

Пилотная установка GTL Технологического центра в Амстердаме

ОТ ИДЕИ ДО ОСНОВЫ

С точки зрения массового потребителя, моторные масла делятся на хорошие и плохие. Любая дорогая «синтетика» - это хорошо. А внутри линейки находящегося на слуху бренда - все масло масляное. Притом что инженеры-разработчики подобных продуктов готовы часами рассказывать о нюансах процессов. И специалисты Технологического центра концерна Шелл, находящегося в Амстердаме (всего концерн имеет 6 подобных центров), исключением не являются. А что касаетсясамой работы, то ежегодно концерн Шелл инвестирует в научно-технические разработки более $1 млрд. Столь высокие инвестиции - вещь во многом вынужденная. Считается, что к середине текущего века спрос на энергоносители вырастет вдвое. А чем больше будет использовано энергоносителей, тем больше будет выбросов в атмосферу. Поэтому в концерне Шелл взят курс на использование новых, более чистых источников энергии. Так, в поисках тех самых источников, более пристальное внимание было обращено на природный газ. И это не сиюминутное изменение вектора. Еще в 1970-х годах в концерне Шелл начались работынад технологией Gas-To-Liquid («газ в жидкость»), сокращенно GTL. Это было реакцией производителей на нефтяной кризис на Ближнем Востоке. Но тогда, на лабораторном уровне, удавалось производить лишь несколько граммов базового масла в день. Десять лет спустя была построена пилотная установка и оптимизирован процесс превращения природного газа в жидкие углеводороды с использованием катализаторов. Реальность коммерческого использования этой революционной технологии была доказана в 1990-х, когда в Малайзии была запущена первая промышленная установка концерна, работающая по технологии GTL. А в 2012 году в Катаре введен в строй крупнейший завод Pearl GTL. Сегодня концерн Шелл выводит на рынок новую линейку полностью синтетических моторных масел, но речь в амстердамском Технологическом центре шла не столько о готовом продукте, сколько о базовом масле, произведенном по уникальной технологии Shell PurePlus. Технология действительно уникальная: буквально каждый шаг разработки был запатентован, и на выходе готового продукта в концерне Шелл насчитали более 3500 патентов только по этой теме. А что касается столь пристального внимания к базовым маслам, то в этом нет ничего удивительного - в формуле современных высококачественных масел 90 % составляет именно «база».

Марк Уэкам: «Работая с Ferrari, мы знаем, что мощные двигатели - это зона высоких рисков. А отсюда и высокие требования к маслам»

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

«Если вы услышите сигнал тревоги, следуйте моим указаниям», - технолог лабораторной установки, работающей по процессу GTL, начал с инструктажа по технике безопасности. Вообще, вопросам безопасности в Технологическом центре уделяется особое внимание. А затем был урок химии, преподанный в столь популярной форме, что так и хотелось спросить: а почему конкуренты не додумались до подобного процесса? Правда, тут же вспомнилась и 40-летняя история разработок концерна Шелл… Что же касается самого принципа процесса GTL, то все начинается с подачи в установку природного газа метана и кислорода (преимущество газовых ингредиентов состоит и в том, что в метане нет примесей, характерных для сырой нефти), после чего происходит этап газификации с производством синтез-газа, представляющего собой смесь монооксида углерода и водорода. Затем синтез-газ поступает в реактор, где при посредстве катализатора происходит синтезирование жидких углеводородов (процесс синтеза Фишера - Тропша). На выходе из реактора жидкость при температуре окружающей среды превращается в воскообразную массу, имеющую длинную молекулярную цепочку. Следующим процессом в цепи GTL является гидрокрекинг, в результате которого та самая длинная цепь углеводородов делится на более короткие цепочки, представляющие собой разные фракции: собственно базовое масло, дизель, керосин и т. п. Побочными продуктами производства могут быть и моющие средства, и «исходники» для производства пластика, и материалы для косметической промышленности… Преимущество подобного процесса еще и в том, что здесь можно избирательно, на молекулярном уровне, определять качественный состав продукта. «Качество базового масла является ключом и к качеству конечного продукта, - говорит Селда Гюнсел, возглавляющая отдел технологий. - Базовое масло, произведенное по нашей технологии Shell PurePlus, обладает высокими качествами из-за химического состава, созданного на молекулярном уровне. Оно очень стабильно как при крайне высоких, так и при очень низких температурах, отличается низкой летучестью. Добавив к нему наши запатентованные активные присадки, мы получили полностью синтетическое моторное масло Helix Ultra, изготовленное с использованием технологии Shell PurePlus, обладающее прекрасными качествами по защите от износа и очистке самых мощных на сегодняшний день двигателей. Есть и еще одна причина, по которой мы столь тщательно работаем над качеством масел: чем выше их свойства, тем большей экономии топлива мы можем добиться. С нашей линейкой Helix Ultra с технологией Shell PurePlus мы рассчитываем снизить этот показатель на 3 %. Скажете, немного? Но если учесть, сколько автомобилей ездит по нашим дорогам, цифры будут впечатляющими».

Тестовый мотор после использования маcла Shell Helix Ultra с технологией PurePlus

Слева - прозрачное базовое масло из газа, дальше 2 баночки с «базой» из нефти, присад ки и справа - готовый продукт Shell Helix Ultra

Здание Технологического центра концерна Шелл в Амстердаме

Селда Гюнсел: «Мы постоянно должны искать что-то новое. И сейчас в качестве исходного материала для производ ства базовых масел мы выбрали при родный газ»

НА ГРАНИ

Говоря о «самых мощных на сегодняшний день двигателях», Селда Гюнсел не погрешила против истины: еще в 1930-х годах началось сотрудничество концерна Шелл и Энцо Феррари, а когда в 1947 году с производственной линии фабрики в Маранелло сошли первые Ferrari, в их двигателях было масло Shell. И сегодня связи Шелл и Ferrari неразрывны, включая совместную работу в «Формуле-1». Посещение Технологического центра в Амстердаме проходило накануне Гран-при Испании, поэтому вопросы, задаваемые Марку Уэкаму, возглавляющему отдел, занимающийся разработкой «спортивных» масел, в большей степени были посвящены «королевским гонкам». Смысл своей работы в «Формуле-1» Марк сформулировал кратко: «Достичь победы, соблюдая все правила и технические требования». Что же касается разработки масел для двигателей, работающих на грани возможностей, то здесь особых трудностей для своего отдела Марк Уэкам не видит: «Мы были на сто процентов готовы к работе в условиях новых технических требований 2014 года. Турбированные моторы? У нас накоплен большой опыт по работе с такими двигателями. Высокие обороты? Еще в прошлом году двигатели «раскручивались» до 18 000 об/мин, а сейчас они достигают порядка 12 500… Действительно, производители моторов нередко ставят перед нами новые задачи, но мы с этим справляемся, так как всегда стараемся работать на опережение, прогнозировать тенденции. Более трудной задачей я считаю работу в условиях инноваций мощных двигателей дорожных автомобилей Ferrari и Maserati, еще одного партнера концерна Шелл. Здесь надо учитывать, что владельцы этих машин используют их не только на гоночных треках, но и для повседневной езды. И масло должно сохранять свои характеристики отнюдь не для 300 километров дистанции гонок «Формулы-1». Главное в том, что масло и для обычных машин, и для болидов «Формулы-1» не должно иметь компромиссов».

А это масло, взятое для анализа из мотора болида F 14T. Не исключено, что в следующем сезоне в Ferrari будут использоваться масла, произведенные по технологии GTL

НА ПРОМЫШЛЕННОМ УРОВНЕ

В своем выступлении Селда Гюнсел много говорила о новых тенденциях в разработке масел, но закончила его фразой: «Одного новаторства недостаточно - нужно вывести разработки на коммерческий рынок. И практическое применение разработанного нами продукта является важнейшим компонентом». Подтверждением этих слов Селды является завод Pearl GTL, построенный два года назад в Катаре, промышленная установка GTL которого может производить в год 1 млн тонн базового масла. Это значит, что в год можно заменить масло в 250 млн двигателей. Снабжается завод природным газом из второго по величине месторождения, находящегося в 40 км от Катара, а восемь кислородных установок (самые крупные в мире) получают кислород из воздуха со степенью очистки 99,5 %. Вообще, рассказывая о заводе в Катаре, сотрудники концерна Шелл любят оперировать цифрами. Площадь, которую занимает завод, - 1,5 км х 1,5 км, а в заключительной стадии строительства там работало более 50 000 рабочих из 50 стран. Количества стали, использованной при строительстве, хватило бы для постройки десяти Эйфелевых башен, бетона было использовано в два раза больше, чем ушло на строительство самой высокой в мире башни в Дубаи… Но это уже так, к слову.

Поршень двигателя, в котором использовалось масло с технологией Shell PurePlus, после 100 000 км пробега. На днище лишь следы горения топлива. Других отложений нет

Цех очистки воды завода Pearl GTL В Катаре

Можно ли обратить порося в карася, то есть природный газ в моторное масло? Я видел, как это происходит, - в головном технологическом центре концерна Shell в Амстердаме.

Получать масло и топливо не из нефти придумали давно, а основы нынешней промышленной технологии GTL (Gas-To-Liquid, «газ в жидкость») заложили в 1925 году немецкие химики Фишер и Тропш из Института кайзера Вильгельма. Бедная нефтью Германия тогда готовилась к следую­щей войне, и в поисках источника топлива немцы придумали, как в промышленных масштабах получать жидкие углеводороды из каменного угля. Его нагревали, пропусканием водяного пара получали из него синтез-газ, а затем - углеводороды.

Первый промышленный реактор немцами был запущен в 1935 году, а к концу Второй мировой войны в Германии на семнадцати заводах производилось до семи миллионов тонн «газопродуктов» - на синтетическом топливе передвигалось больше половины наземной техники вермахта и почти вся авиация люфтваффе. Из угля немцы делали масла, смазки и даже синтетические мыло и маргарин. Любопытно, что после войны в СССР из Германии было вывезено восемь заводов, но запущены были только две немецкие установки - в Новочеркасске и Ангарске, тихо почившие в бозе в начале девяностых.

0 / 0

Союзники подошли к делу рачительнее - после войны немецкие ученые продолжали работать над синтетическими топливами в Бюро горной промышленнос­ти США, и сегодня технологию Фишера-Тропша, в основном для получения топлива, используют компании Exxon Mobil, ChevronTexaco, BP.

Но всех обставил концерн Royal Dutch Shell - в его ассортименте теперь есть не только топливо, но и моторное масло Shell Helix Ultra с базой, полученной без единой капли нефти - по технологии PurePlus с использованием процесса GTL.

Голландцы серьезнее других занялись поисками альтернативого сырья еще в 1973 году, когда из-за войны между Израилем, Египтом и Сирией страны ОПЕК ввели эмбарго на поставки нефти в США, отчего за один день цена нефти удвоилась, а в течение года выросла четырехкратно. В 1983 году в головном исследовательском центре в Амстердаме уже работал пилотный заводик, а в 1993 году Shell открыл работающее на газе местного месторождения крупное предприятие в малайзийском Бинтулу. А в 2012 году, получив доступ к морским скважинам второго по величине в мире месторождения природного газа и вложив 20млрд долларов, Shell запустил мегазавод Pearl GTL в Катаре.

Отработавший 100 тысяч километров на масле Shell с базой PurePlus мотор 1.8 тестового Мерседеса С-класса имеет минимум износа и отложений

GTL-синтетика выходит недорогой: при нынешних котировках нефти и газа себестоимость не выше нефтяных гидрокрекинговых минеральных масел. И намного ниже, чем у синтетических масел на основе полиальфаолефинов (ПАО) и тем более еще более дорогих эстеров, то есть сложных полиэфиров.

А хороши ли GTL-масла? Как уверяют голландцы, по низкотемпературным качествам они не хуже, чем масла на базе ПAO и полиэфиров. Сейчас в лабораториях Shell вовсю тес­тируется «газомасло» вязкости 0W-16 и идут работы над 0W-10 - в обоих случаях температура застывания ниже -50°С.

Чистейшая GTL-синтетика бесцветна и почти не имеет запаха

помимо моторных масел используется в косметике Nivea, Olaz и Shiseido

0 / 0

Смазывающие свойства - на уровне полиэфиров и намного выше, чем у ПАО. Лучше, чем у ПАО, и способность растворять присадки. Нет и главного недостатка полиэфиров - гигроскопичности, то есть склонности поглощать воду, ухудшающую смазывающие и антикоррозионные свойства. И, само собой, синтетическая база хорошо сопротивляется окислению и плохо испаряется - то есть масло на GTL-базе должно будет отличаться относительно низким угаром.

А недостатки? Главный, как и у ПАО, - низкая полярность: масло плохо «держится» за металл и быстро стекает со стенок цилиндров в картер, что особенно неприятно при запусках в мороз. Но, как и у ПАО, это «лечится» добавкой полярных алкилированных нафталинов.

С апреля масло Shell Helix Ultra выпускается исключительно на «газовой» базе PurePlus. К концу года на полученную по технологии GTL базу перейдет и мотоциклетная серия масел Shell Advance, а затем «газомасло» в том или ином количестве будет в составе баз всей линейки моторных масел Shell - в том числе и тех, что производятся в российском Торжке.

Интересно, последуют ли примеру голландцев другие нефтехимические гиганты - и как это повлияет на мировые цены на нефть?

Вопреки названию технологии из газа первым делом получают не жидкость, а твердое вещество - белоснежный и почти непахнущий парафин. Сначала выделенный из природного газа исходный метан частично сжигается, превращаясь в синтез-газ, смесь монооксида углерода (угарного газа) и водорода. А дальше в реакторе в присутствии катализатора с содержанием драгметаллов (формула катализатора - и есть главный секрет процесса!) из синтез-газа получается чистейший, без всяких примесей, расплавленный парафин (sincrude, «синтез-нефть»). Дальше - изомеризация, то есть обычный гидрокрекинг, как у нефтехимиков: длинные цепочки молекул парафинов «режутся» до нужного размера - и получаются нафта (прямогонный бензин), дизтопливо или масло

GTL – моторное масло из природного газа. Технология его производства была разработана почти сто лет тому назад. Несложная задача для химиков. Забавно, но чтобы газообразный метан превратился в жидкое масло, ему пришлось трансформироваться в твердое вещество – белоснежный парафин, синтез которого происходит в результате частичного окисления метана с выделением угарного газа и водорода. И вот уже они под воздействием катализаторов превращаются в промежуточный парафин. Что с ним делать, химики выяснили еще раньше. Методом гидрокрекинга длинные цепочки изомеров «режутся» на короткие, и на выходе получаются прямогонный бензин, дизельное топливо и масла.

Чтобы изготовить масло из газа, его сначала превращают в твердый белый парафин путем окисления метана с выделением угарного газа и водорода.

Не подмажешь – не поедешь

Трение, если только его сила не используется для торможения или сцепления, вечная головная боль инженеров и механиков. Трение снижает КПД двигателя и увеличивает износ соприкасающихся деталей. Еще древние египтяне и античные греки использовали масла и жир, чтобы облегчить скольжение. Прошли тысячелетия, и индустриальное развитие техники в начале XX в. вывело производство масел на уровень промышленных масштабов. Возросли требования к качеству и номенклатуре.

Автомасла бывают на минеральной, синтетической и полусинтетической основе.

Деготь, растительные масла и животные жиры сдали позиции под натиском нефти и угля. Сырье из полезных ископаемых давало большие объемы при удешевлении стоимости. Со временем ситуация менялась. Нефть и уголь перестали быть дешевыми, зато были открыты и освоены огромные запасы газовых месторождений. После чего выяснилось: продукты переработки газа успешно конкурируют с аналогами из других природных материалов. Моторное масло – это смесь основы (базовое масло) с присадками, обеспечивающими необходимые технические свойства.

Современные масла подразделяются на:

• минеральные – их получают в результате разделки и очистки нефти (природной смеси жидких углеводородов);
• синтетические – продукт синтеза органических и неорганических компонентов.

Соответственно, моторное масло из природного газа относится к синтетическим и представлено на рынке длинным списком, где сорта различаются как по составу, так и по техническим характеристикам.

Вернуться к оглавлению

Корова не только молоко и мясо

Под природным газом понимают смесь газов в недрах Земли, образовавшихся в результате разложения органики вне доступа кислорода. В основном это метан, доходящий в некоторых месторождениях до 98%, и, естественно, именно он является сырьем для производства моторных масел.

Рост нефтяных цен, развитие технологий, ужесточение экологических требований подстегнуло поиски альтернатив. Некоторые направления оказались удачными. Так, например, разлагающиеся отходы животноводства при умелой утилизации способны давать ощутимый выход метана. Чаще всего он идет на технические нужды или обогрев зданий.

Однако при индустриальном размахе молочного производства объем газа становится таким, что появляется идея синтезировать моторное масло как самостоятельный, сопутствующий продукт. Возможно, некоторое время спустя промышленная ферма станет многофункциональной: с одной стороны идет отгрузка молока и сливочного масла, а с другой – технических масел и пластмасс. Подобный процесс можно запустить на предприятиях переработки сельхозпродукции или на фабриках по утилизации мусора либо отходов древесины. Химическая промышленность развивается быстро, и не все государства могут похвастаться обилием природных ископаемых. Зато мусор и навоз найдется всегда, как и технология получения газа.

Вернуться к оглавлению

Шелл не чижика съел

Голландская компания Royal Dutch Shell является лидером производства моторных масел из природного газа, его можно узнать по аббревиатуре GTL (gas to liquid = из газа в жидкость). Надо отдать должное: голландцы действительно отвоевали солидный сегмент рынка и продолжают наступать. Они проводят активную рекламную и маркетинговую политику, вплоть до организации пресс-туров на свои предприятия с приглашением журналистов и блогеров из разных стран, включая Россию.

Голландская компания Royal Dutch Shell является лидером производства моторных масел из природного газа, которого можно узнать по аббревиатуре GTL.

По всему миру уверенно продвигается линейка шелловской продукции под общим брендом Shell Helix Ultra. Она включает десятки масел, применяемых для различных целей. Производитель, основываясь на статистике и независимых исследованиях, доказывает, что GTL превосходят по качеству масла, произведенные традиционно из нефти или синтетические на основе ПАО (полиальфаолефинов) или полиэстеров.

Конкуренты возражают, утверждая, что шелловским маслам присущи следующие недостатки:

• теряют качество при низких температурах;
• обладают низкой полярностью, масло не удерживается на металле и быстро стекает, особенно в мороз;
• показывают слабые окислительные свойства, без присадок не выдерживают 24 часовой тест на окислительной машине.

Шелл не соглашается и каждый сезон предлагает улучшенные модификации товара. Тот самый случай, когда подстегивающая конкуренция идет на пользу потребителя. Судя по нынешнему тренду, синтетические GTL масла будут и дальше наступать по всем фронтам рынка. Пока есть газ, производство масел не иссякнет.

Концерн Шелл же в течение нескольких десятков лет создает продукт, пока что недоступный конкурентам – моторное мало из газа – по специальной технологии, разработанной инженерами-технологами компании. Переводя природный газ в жидкое состояние, они смогли получить чистейшее базовое масло, имеющее высокие качественны характеристики.

Сегодня на автомобильном рынке можно встретить огромное количество видов моторных масел, различающихся и по качеству, и по методу производства, и по цене. Очень дорого стоит смазка, изготовленная методом органического синтеза и отличающаяся высоким качеством. Минеральные масла производятся из очищенных, прошедших переработку нефтепродуктов. Стоимость такого продукта намного меньше, но качество уступает синтетическим продуктам. Несколько лет назад фирма Shell Lubric NTS Marketing смогла создать моторное масло из газа – новейший смазочный материал, сразу привлекший внимание.

Технологический процесс изготовления смазки из газа

Чтобы создать такое масло, необходимо иметь дорогостоящую аппаратуру, позволяющую провести сложнейший химический процесс. В качестве сырья для изготовления используется:

• Метан;
• Кислород.

Еще по теме: Спектрол (Spectrol)

Надо сказать, что метан был выбран не случайно. В его составе отсутствуют вредные примеси, встречающиеся в больших количествах в других нефтепродуктах. В какой последовательности проходят технологические операции:

• Необходимое количество газов подается в установку.
• Начинается процесс газификации поступивших веществ. В результате происходит создание нового синтез-газа.
• Затем, полученное вещество отправляется в реактор, где оно перемешивается со специальными катализаторами. Они дают начало синтезу жидких углеводородов.
• После выхода продукции из реактора, новое вещество оставляют отстаиваться на несколько часов, выдерживая температуру окружающей атмосферы. Она изменяет структуру вещества. Из очень жидкого оно становится воскообразным.