Великое изобретение человечества — двигатель внутреннего сгорания — вот уже более полутора сотен лет остается сердцем большинства автомобилей. Но и он претерпевает изменения: становится все меньше и все мощнее. А значит, меняться приходится и смазочным материалам.
Если кратко описывать историю технологического развития смазочных материалов, то изначально моторные масла были минеральными. Масляные фракции получали прямой перегонкой из нефти при температурах кипения порядка 300–600 ºС и затем очищали от примесей. В середине ХХ века появились так называемые синтетические масла. Их получали уже в результате сложного набора вторичных процессов нефтепереработки. Такие масла хотя и имели улучшенные свойства, были довольно дороги. Впрочем, физические и химические характеристики синтетики стали широко востребованными лишь к середине 90-х, когда значительный рывок сделало двигателестроение.
Тогда четко обозначилась тенденция на увеличение мощности двигателей при одновременном стремлении к компактности. Эта тенденция определяет требования к смазочным материалам и сегодня: меньшее количество моторного масла в маслосистеме должно эффективно решать задачу отвода тепла от деталей цилиндропоршневой группы в условиях повышенных рабочих температур.
Другой тренд автомобилестроения — это появление турбонаддува. Турбины позволяют значительно увеличивать мощность двигателя при том же рабочем объеме за счет нагнетания воздуха под давлением. Для масла это означает, что оно должно обладать большой стойкостью к окислению. В обоих случаях синтетические масла подходят как нельзя лучше.
Отличаются не только свойства базовых минеральных и синтетических масел, но и технология их производства: во втором случае она гораздо эффективнее. «При производстве синтетики мы преобразовываем ароматические и парафиновые углеводороды, а не отсекаем их. Благодаря этому выход базового масла из исходного сырья увеличивается с 45 до 90%», — говорит начальник управления разработки технологий и контроля качества Ярослав Тресков.
Впрочем, современные масла очень далеки от минералки или синтетики в чистом виде (см. врез). Это сложные многокомпонентные составы, рецептуры которых — основной предмет исследовательских изысканий и конкурентное преимущество. Над созданием собственных рецептур смазочных материалов специалисты «Газпромнефть — СМ» работают с 2009 года.
Рецепт успеха
Выпуск и реализацию смазочных материалов «Газпром нефть» выделила в отдельный бизнес в 2007 году. Основной задачей стал быстрый запуск производства широкого ассортимента продукции, востребованной на рынке. В этих условиях для новых продуктов использовались преимущественно готовые рецептуры, разработанные компаниями — производителями пакетов присадок.
Первым шагом к появлению оригинальных масел стало приобретение в 2009 году завода в Бари (Италия), ранее принадлежавшего компании Chevron. Вместе с итальянскими коллегами «Газпром нефть» выпустила линейку масел G-Family, включавшую 38 продуктов.
Затем компания обзавелась еще одной площадкой: во Фрязино. А вместе с ней — серьезной лабораторией и командой профессионалов, занявшихся разработкой собственных рецептур. В довершение в 2017 году «Газпром нефть» наладила выпуск базовых масел II и III группы на своем нефтеперерабатывающем заводе в Ярославле под брендом G-Base. Производство собственной основы позволило отказаться от импортных компонентов и удешевить себестоимость продукции, одновременно сделав ставку на инвестиции в развитие R&D.
Первой линейкой моторных масел, в основу которых легли собственные разработки, стала G-Energy Synthetic (G-Energy Synthetic Long Life 10W-40, G-Energy Synthetic Active 5W-30 и 5W-40).
Сегодня компания продолжает делать упор на оригинальные рецептуры с максимальным использованием собственной компонентной базы (базовые масла и присадки). Это касается всех типов масел: потребительских, коммерческих, индустриальных, судовых и прочих. В среднем на разработку одной рецептуры требуется около полугода, при этом ее стоимость может сильно варьироваться. Например, дороже всего компании обходится создание моторного масла: инвестиции могут достигать $2 млн.
Ежегодно «Газпромнефть — СМ» выпускают не менее 5 новых продуктов, произведенных по оригинальным рецептурам, а также модернизируют десятки уже существующих. Однако для успешной конкуренции на международном рынке одних рецептур мало, необходима постоянная работа по омологации продукции.
Базовые масла
Современные товарные масла состоят из базовых масел и композиции присадок, которые вводятся для обеспечения целевых эксплуатационных свойств. Согласно классификации Американского института нефти (API), базовые масла разделяются на пять групп в зависимости от состава сырья, из которого они производятся, и различных характеристик. Для производства большинства товарных масел используют базу I–III групп. Масла I и II групп относят к минеральным. Их получают из нефтяного сырья в результате первичной перегонки и дальнейшей очистки. Масла III группы принято называть синтетическими. Их, как правило, производят из остатка гидрокрекинга с применением процессов гидроизомеризации и гидроочистки.
Специфика рынка
Омологация предполагает совершенствование товара для соответствия его различным стандартам, задаваемым потребителем. В случае со смазочными материалами это и требования, предъявляемые на уровне международных отраслевых сообществ, и допуски производителей техники.
«Газпромнефть — СМ» принимают деятельное участие в ассоциации европейских производителей масел (ATIEL). Это помогает следить за тенденциями в индустрии и учитывать их в новейших разработках. Также компания тесно сотрудничает и с самими производителями оборудования: именно крупнейшие игроки рынка сегодня задают основные тренды. Например, сильное влияние оказывает на рынок Mercedes-Benz. «Как и подавляющее большинство современных OEM (оригинальных производителей оборудования — прим. „СН“), они выпускают двигатели, требующие использования высококачественных масел, — говорит Ярослав Тресков. — Mercedes-Benz первым ввел в свои спецификации жесткие требования по стабильности к окислению (Daimler oxidation test), сложно достижимые при использовании базовых масел I группы, тем самым мотивируя производителей масел брать за основу масла II и III групп». Одобрение Mercedes-Benz является одним из обязательных требований для успешной конкуренции на рынке масел. Всего компания получила более 400 одобрений и соответствий требованиям ведущих производителей техники, в том числе BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen, Volvo, General Motors, КамАЗ и других.
Отдельное направление развития — выпуск кастомизированных продуктов под конкретный запрос потребителя. Такие продукты разрабатывают с учетом особых пожеланий заказчиков. А также расширение продуктового портфолио за счет масел для узкоспециализированной техники, требующей более деликатного подхода. Например, в числе перспективных продуктов — моторное масло G-Profi FLI 15W-40 для карьерной техники.
Компания первой в России запустила продукт в классе вязкости SAE 15W-40 на базовых маслах III группы. Разработчики спроектировали эту рецептурную платформу на основе собственных базовых масел G-Base и уникального пакета присадок. Специалистам удалось существенно снизить дозировку загущающей (вязкостной) присадки, которая необходима для моторного масла, но негативно влияет на защиту от высокотемпературных отложений. Отличительной особенностью масла стала сравнительно невысокая зольность при очень высоком щелочном числе, что обеспечивает максимальную защиту двигателя даже в экстремальных условиях эксплуатации. Использование синтетической основы обеспечивает стабильность масла против окисления на более высоком уровне, чем в классических минеральных продуктах, которые составляют подавляющее большинство масел для тяжелонагруженных дизельных двигателей в горно-обогатительных комбинатах.
Цифровые масла
Разработка новых рецептур — кропотливый труд, предполагающий многочисленные лабораторные испытания. Чтобы упростить этот этап, в «Газпромнефть — СМ» создается цифровой сервис на основе машинного обучения. «Алгоритмы IT-продукта будут сравнивать новые варианты рецептур с теми, что накопились в базе за 10 лет, и прогнозировать ожидаемые характеристики будущего масла, — объясняет начальник отдела исследований и разработки новых продуктов „Газпромнефть — СМ“ Петр Агафонов. — Это позволит тестировать в лабораториях в три раза меньше промежуточных образцов».
Уже осенью 2020 года цифровой сервис выйдет на стадию MVР (минимально жизнеспособный продукт), и в распоряжении R&D специалистов появится первый работающий прототип.
Заинтересовала тема? Можете что-то добавить? Оставляйте свои комментарии - нам важно знать, что вы думаете.
У истоков нефтехимии: пять крупнейших открытий российских ученых
Как сделать из нефти игрушки, одежду и духи?
Оригинал статьи и другие материалы читайте на сайте журнала: www.gazprom-neft.ru/press-center/sibneft-online/