Processo di idrogenazione degli oli base

Il processo di idrogenazione degli oli base per lubrificanti viene realizzato attraverso una serie di passaggi progettati per migliorare determinate proprietà. Per gli oli paraffinici, questi includono l’indice di viscosità, la resistenza all’ossidazione, la stabilità termica e la fluidità a bassa temperatura.

Processo di produzione dell’olio base

Partendo dal petrolio greggio, il processo tipico per la produzione di un olio base è il seguente:

• Separazione dei materiali a bassa ebollizione, come benzina, diesel, ecc.
• Distillazione per isolare i gradi di viscosità dell’olio base desiderati
• Rimozione selettiva di impurità, come i composti aromatici e polari
• Depurazione per migliorare la fluidità a bassa temperatura
• Finitura per migliorare la resistenza all’ossidazione e la stabilità termica

In generale, sia gli oli base raffinati con solvente che quelli idrogenati vengono prodotti in questo modo, ma differiscono per il tipo e la severità dei processi utilizzati.

Classificazione degli oli base

Prima di esaminare come viene prodotto l’olio base, è importante conoscere il sistema di classificazione degli oli base dell’American Petroleum Institute (API). Come mostrato di seguito, l’API classifica gli oli base in cinque gruppi principali. Sebbene questi gruppi fossero originariamente destinati alla formulazione di oli per motori, il loro utilizzo si è ampiamente esteso oltre quest’area.

Processo di raffinazione dei solventi

Inizialmente, i prodotti più leggeri come benzina, gasolio, ecc. vengono separati dal petrolio greggio mediante distillazione atmosferica. Il materiale più pesante viene quindi caricato in una torre di distillazione sottovuoto, dove vengono prelevate frazioni di lubrificante con specifici intervalli di viscosità. Queste frazioni vengono poi trattate singolarmente in una torre di estrazione con solventi.
La frazione lubrificante estratta con il solvente viene poi decerata mediante raffreddamento a bassa temperatura. Questo migliora la fluidità del prodotto a bassa temperatura. Infine, le frazioni lubrificanti decerate possono essere rifinite per migliorarne il colore e la stabilità, a seconda dei requisiti di applicazione. Un metodo comune di finitura è l’idrofinitura leggera.

Processo di idrotrattamento

Il processo di idrotrattamento elimina i composti aromatici e polari facendo reagire la materia prima con l’idrogeno in presenza di un catalizzatore a temperature e pressioni elevate.

In questo processo avvengono diverse reazioni, le principali delle quali sono:

• Rimozione di composti polari indesiderati o non desiderati contenenti zolfo, azoto e ossigeno.
• Conversione di idrocarburi aromatici in idrocarburi ciclici saturi
• Scomposizione delle policiclo paraffine pesanti in idrocarburi saturi più leggeri.

Queste reazioni avvengono a temperature fino a 400 C/752 F, a pressioni intorno ai 3000 psi e in presenza di un catalizzatore. Le molecole di idrocarburi che si formano sono molto stabili e questo le rende ideali per gli oli base utilizzati per la miscelazione dei lubrificanti. Questi sono classificati dall’API come oli base del Gruppo II.

Il processo di idrotrattamento prevede due fasi. La prima fase rimuove i composti polari indesiderati e converte i componenti aromatici in idrocarburi saturi. Dopo la separazione in gradi di viscosità desiderati mediante distillazione sotto vuoto, i lotti di olio base lubrificante ceroso vengono raffreddati e decerati. Questi vengono poi fatti passare attraverso un secondo stadio di idrotrattamento ad alta pressione per un’ulteriore saturazione. Questa fase finale massimizza la stabilità rimuovendo le ultime tracce di molecole aromatiche e polari, producendo un olio base bianco come l’acqua e puro al 99,9%.

L’idroisomerizzazione

Oltre all’idrotrattamento severo, il processo di idroisomerizzazione impiega un catalizzatore specializzato per isomerizzare selettivamente la cera (miscela di n-paraffine a catena lunga) in olio di base isoparaffinico ad alto VI e basso punto di scorrimento. Il processo produce oli base con VI più elevati e rese migliori rispetto alle precedenti tecniche di decerazione convenzionali. Il processo è in grado di produrre olio di base con un VI superiore a 130. Più spesso, viene impostato per produrre fluidi di base ad alto indice di viscosità (Gruppo II+ e III) con VI compreso tra 115 e 127. Un’ulteriore caratteristica del processo è la flessibilità che offre per produrre oli base con punti di scorrimento inferiori a -25 C/-13 F.

L’idroisomerizzazione viene impiegata in combinazione con un idrotrattamento severo per produrre oli base di qualità superiore che hanno:

• Elevato indice di viscosità (VI)
• Bassa volatilità
• Eccellente resistenza all’ossidazione
• Elevata stabilità termica
• Eccellente fluidità a bassa temperatura
• Bassa tossicità

Queste caratteristiche conferiscono prestazioni molto simili a quelle dei lubrificanti formulati con polialfaolefina (PAO), il tipo di sintetico più comune.

Le proprietà fondamentali degli oli base

Gli oli base sono fondamentali per i lubrificanti finiti. La loro composizione e le loro proprietà fisiche sono influenzate dalla tecnologia di raffinazione utilizzata. I formulatori scelgono oli base con caratteristiche adatte all’applicazione finale e li abbinano ad additivi appositamente selezionati per ottimizzare le prestazioni dei prodotti finiti.