MINERÁLNÍ A SYNTETICKÉ OLEJE Nejprve se podíváme na výrobu a vlastnosti základových olejů. Snad každý dnes ví, že základové oleje mohou být minerální nebo syntetické. Jenže to je málo. Minerálních olejů je dnes celá řada a vyrábějí se v různých stupních kvality. Ty nejlepší z minerálních olejů jsou dnes natolik kvalitní, že není žádný významný rozdíl mezi těmito minerálními a syntetickými oleji. Oba dva typy olejů mohou zabezpečit naprosto shodnou výkonnost a kvalitu motorového oleje. Různé typy syntetických olejů se uplatní spíše v oblasti průmyslových olejů.
Ještě než se dostaneme k výrobě a k rozdělení základových olejů, musíme si vysvětlit, c je to základový olej a jak se z něj získá motorový či převodový olej. Základový olej se vyrábí buďto z ropných destilačních frakcí anebo z některých meziproduktů zpracování ropy. Velmi kvalitní základové oleje lze vyrobit např. z destilačních zbytků po výrobě motorové nafty hydrokrakovou technologií (nafta se nezískává pouhou destilací ropy, ale musí se vyrábět i z těžších ropných surovin). Rafinací nebo jinou úpravou takových surovin je získáván základový olej. Pokud chceme vyrobit např. motorový olej, pak musíme z několika jednotlivých základových olejů připravit směs, která viskozitně a dalšími vlastnostmi vyhoví požadavkům na olej, který chceme vyrobit. Kromě viskozity jsou důležité zejména nízkoteplotní vlastnosti, složení oleje, těkavost a další. K této směsi základových olejů se potom přimíchávají aditiva a výsledkem je motorový, převodový či jiný olej. Tolik tedy na úvod, podrobněji se k této problematice vrátíme později.
VÝROBA ZÁKLADOVÝCH OLEJŮ
Základové oleje se vždy vyrábějí ve třech technologických krocích. Prvním krokem je rafinace ropné suroviny, druhým krokem je odparafinování oleje a třetím je dorafinování oleje tak, aby měl nejen dobré vlastnosti, ale působil důvěryhodně i na pohled. Měřítkem kvality základového oleje je především viskozitní index, obsah síry a obsah nasycených uhlovodíků. Čím je základový olej kvalitnější, tím má vyšší viskozitní index, větší obsah nasycených uhlovodíků a nižší obsah síry.
RAFINACE
Rafinace ropné suroviny je nejdůležitějším krokem, který většinou určuje kvalitu hotového oleje. Nejstarším a stále nejobvyklejším způsobem rafinace je extrakce ropné suroviny (vakuového destilátu) vhodným rozpouštědlem. Extrakční rozpouštědlo má takové vlastnosti, že je schopné z ropné suroviny odstranit většinu látek, které v olejích nepotřebujeme a jsou tam nežádoucí. Cílem je odstranit hlavně pryskyřičnaté látky, které obsahují síru a dusík. Tyto látky by v oleji vytvářely nežádoucí úsady a kaly a na horkých dílech motoru by se vytvářely tvrdé lakovité nánosy. Olejům vyrobeným extrakční rafinací se říká rozpouštědlové rafináty. Těchto základových olejů se stále vyrábí největší množství a tvoří přibližně 65 % všech vyrobených olejů.
Dalším a modernějším způsobem rafinace je hydrokrakování. Jde o proces, který probíhá přibližně při teplotě 400 °C nebo i vyšší a při vysokém tlaku vodíku. Dochází při něm k přeorganizování ropných molekul. Přítomnost vodíku současně zabezpečuje, že všechny či alespoň většina nežádoucích sirných a dusíkatých látek je odstraněna. Produktem hydrokrakování jsou velmi kvalitní základové oleje s téměř nulovým obsahem síry a dusíku a s velmi nízkým obsahem aromatických uhlovodíků. Často se pro výrobu hydrokrakových olejů používají zbytky z hydrokrakování vakuových ropných destilátů s cílem vyrobit palivo (naftu).
ODPARAFÍNOVÁNÍ
Dalším stupněm výroby základových olejů je odparafínování. Každý ropný olej, který prošel pouze prvním stupněm výroby – rafinací – obsahuje poměrně velké množství parafínů, které způsobují, že olej je za normální teploty téměř tuhý. Takové oleje jsou v praxi nepoužitelné. Motor v automobilu naplněný takovým olejem bychom ani nenastartovali. Oleje se proto musí tuhých parafínů zbavit. To se dnes provádí dvěma způsoby.
Tradiční postup se nazývá \„rozpouštědlové odparafínování\“. Při něm je rafinovaný olej smíchán s rozpouštědlem, podchlazen na nízkou teplotu a vyloučený parafín je od oleje odfiltrován. Rozpouštědlo je potom z oleje odstraněno. Kromě odparafínovaného oleje je produktem tohoto procesu tuhý parafín, který je využívaný zejména v obalové technice.
Druhým a velmi moderním postupem je hydroizomerace parafínů. Tento postup je velmi podobný hydrokrakovacímu procesu. Takto se vyrábějí zejména moderní a velmi kvalitní základové oleje, často naprosto bezbarvé.
DORAFINACE
Závěrečným stupněm výroby základových olejů je dorafinace. V tomto stupni dochází k odstranění zbytkových nečistot oleje a zlepšuje se i jeho barva. Čím je olej světlejší, tím je zákazníky lépe akceptován, i když barva oleje nemusí korespondovat s kvalitou. Dorafinace může být prováděna buďto opět hydrogenačně nebo také extrakcí rozpouštědlem. Nejjednodušším způsobem dorafinace je adsorpce nečistot na aktivní hlince. Tomuto způsobu dorafinace se také říká \„horký kontakt\“, protože proces spočívá v rozmíchání hlinky v teplém oleji a následném odfiltrování hlinky s adsorbovanými nečistotami.
DESTILACE
Během celé výroby základových olejů musí být do technologie zařazena také destilace. Při hydrogenační rafinaci se destilací odstraňují vznikající lehké a těkavé produkty hydrokrakování, a ty se míchají do motorových paliv. Vakuovou destilací vyrobených rafinovaných olejů se získávají různé destilační řezy základových olejů, z nichž se pak vyrábějí mazací oleje s různou viskozitou.
ROZDĚLENÍ A KVALITA ZÁKLADOVÝCH OLEJŮ
Základové oleje se podle kvality rozdělují do pěti skupin. Ropné (minerální) oleje tvoří první tři skupiny. Rozdíl mezi nimi je v obsahu síry a nasycených uhlovodíků a v hodnotě viskozitního indexu.
Do skupiny I se zařazují především rozpouštědlové rafináty, protože tímto rafinačním procesem nelze dokonale odstranit sirné a aromatické sloučeniny. Obsah síry v těchto olejích se pohybuje mezi 0,1 – 0,6 % hm., obsah nasycených uhlovodíků mezi 65 – 85 % hm. Viskozitní index těchto olejů bývá 90 – 105. Většina dnes vyráběných olejů této kvality má velmi světlou barvu a navzájem se barevně příliš neliší. Z olejů skupiny I se vyrábějí především průmyslové oleje a motorové oleje pro nákladní i osobní vozidla.
Oleje skupiny II a III se již vyrábějí hydrokrakovým způsobem. Oleje skupiny II se používají především pro výrobu průmyslových a moderních automobilových olejů. Mezi nimi je i jeden naprosto bezbarvý olej zcela bezsirný a s nulovým obsahem aromatických uhlovodíků. Jeho zařazení do této skupiny je dáno nízkým viskozitním indexem.
Oleje skupiny III se používají pro výrobu velmi kvalitních motorových olejů, přičemž slouží jako náhrada syntetických olejů – polyalfaolefinů (PAO). Základové oleje skupiny III lze vyrobit v kvalitě, která plně odpovídá kvalitě PAO. Jejich viskozitní index dosahuje hodnot i přes 130, obsah nasycených uhlovodíků může dosáhnout téměř 100 %. To znamená, že tyto oleje neobsahují téměř žádné aromatické ani sirné či dusíkaté látky. Oleje skupiny III se také někdy nazývají VHVI oleje (z angl. Very High Viscosity Index). Jejich jedinou nevýhodou ve srovnání se syntetickým PAO jsou horší nízkoteplotní vlastnosti. Tento nedostatek však lze účinně odstranit pomocí přísad (depresantů) do mazacího oleje. Opět jde o světle žluté základové oleje. Zcela bezbarvý olej je zároveň zcela bezsirný a bez aromatických uhlovodíků.
Do skupiny IV je zařazen pouze jeden typ oleje – syntetické PAO. V dnešních formulacích motorových olejů se používají většinou pouze v přídavcích na zlepšení nízkoteplotních vlastností olejů. PAO se vyrábí z plynného etylenu dvoustupňovou syntézou. Produkt je dále destilován a hydrogenován k odstranění zbytkových dvojných vazeb.
Do skupiny V se zařazují všechny ostatní syntetické oleje. Nejznámější jsou esterové oleje, které se používají i v motorových olejích zejména pro zlepšení rozpustnosti přísad v kvalitních olejích skupiny III. Z dalších syntetických olejů lze vyjmenovat např. oleje polyglykolové, polyeterové, silikonové, alkylbenzeny a další.
KDE SE OLEJE VYRÁBĚJÍ?
Ropné základové oleje jsou vyráběny v rafineriích ve velkých technologických jednotkách. Zjednodušeně lze říci, že čím má technologické zařízení větší kapacitu, tím je vyrobený základový olej levnější a má větší šanci prosadit se na trhu. Vývoj v globalizovaném světě dospívá ke stavu, že výroba velmi kvalitních (a tedy dražších) základových olejů se začíná koncentrovat jen mezi několik výrobců s velkou výrobní kapacitou. Špičkou ve výrobě kvalitních základových olejů skupiny III je např. Jižní Korea, kde se vyrábí téměř polovina světové produkce VHVI olejů. V Evropě je výrobců olejů skupiny III několik, nejmodernější technologie je provozována společností Fortum, dceřinou společností finského koncernu Nesté.
OLEJE V ČESKU
O základových olejích, které se používají k výrobě českých motorových olejů, často kolují velmi zaručené zprávy o jejich podivné kvalitě, fámy o ruské ropě a vysokém obsahu síry v olejích. Vím, že mnoho lidí asi nepřesvědčím, ale musím se na tomto místě ozvat a uvést, že základové oleje vyráběné v České republice jsou plně srovnatelné s jakýmikoliv jinými základovými oleji, včetně olejů od těch nejznámějších firem. V České republice se vyrábějí také oleje skupiny II a III, tedy i ty nejkvalitnější základové oleje s velmi vysokým viskozitním indexem (VHVI oleje). České výrobky se svým vzhledem (barvou), ale ani svými vlastnostmi se nijak neliší od zahraničních základových olejů. Tradice výroby základových olejů je v Česku velmi dlouhá. První hydrokrakové oleje byly u nás vyrobeny v druhé polovině 60. let minulého století, a naše země tak patří mezi první na světě, kde se s jejich výrobou začalo. Kromě domácích základových olejů se k nám další oleje dovážejí. Pochopitelně že se dovážejí oleje různé kvality, ale různý je i jejich účel použití. K výrobě moderních motorových olejů typu SAE 10W-X, 5W-X a 0W-X se dnes používají jen kvalitní a převážně hydrokrakové oleje. Také již zmiňovaný bezbarvý olej se k nám dováží a míchají se z něj české motorové oleje pro osobní i nákladní automobily. I syntetické oleje jsou součástí formulace některých motorových olejů. A v českých mísírnách najdete také syntetické PAO nebo esterové oleje.
ZÁVĚR
Tolik tedy o základových olejích, které jsou opravdu \„pouze\“ základem motorových olejů, avšak základem velmi důležitým. Druhou složkou motorových olejů je aditivace, ale o tom až v dalším článku následující straně.
Ústav technologie ropy a petrochemie VŠCHT Praha
Článek byl vypracován v rámci projektu Výzkumných záměru MŠMT ČR č. MSM 6046137304.
