Мастила для двигунів на природному газі: розберемо детальніше їх особливості

Як ми писали раніше , виробники двигунів з усього світу активно працюють над створенням ефективніших двигунів, що працюють на чистому та екологічному паливі. Важливим результатом цих зусиль стала розробка та подальше використання двигунів, що працюють на природному газі для позашляхової техніки. Перехід до відновлюваних джерел енергії є великою нагодою для виробників мастильних матеріалів, заявив на тематичному вебінарі Девід Цуй, керівник проекту в консалтинговій фірмі Kline & Co., що спеціалізується на енергетиці. За його словами, можливості особливо розширилися для тих компаній, які мають міцні зв’язки з виробниками оригінального обладнання. Вебінар був присвячений дослідженню Kline & Co «Оливи для двигунів, що працюють на природному газі: аналіз світового ринку та можливості». У дослідженні вивчався попит на моторні оливи для двигунів на природному газі, на окремих ринках по всьому світу для нетранспортних застосувань у 2021 році.

Які переваги використання природного газу порівняно з більш традиційними видами палива, такими як бензин чи дизельне паливо?

За даними Управління енергетичної інформації США, «спалювання природного газу для отримання енергії призводить до менших викидів майже всіх типів забруднювачів повітря та вуглекислого газу, ніж спалювання вугілля чи нафтопродуктів для виробництва такої ж кількості енергії. Близько 53 кг CO2 виробляється на мільйон британських теплових одиниць, еквівалентних природному газу, в порівнянні з більш ніж 91 кг CO2 на MMBtu вугілля і більше 73 кг на MMBtu дистилятного мазуту». Веб-сайт Chevron підтвердив, що “усі двигуни, що працюють на природному газі, забезпечують нижчі викиди твердих частинок, ніж дизельні двигуни аналогічної потужності”.

Чим відрізняються оливи для газових двигунів?

Насамперед двигуни, що працюють на природному газі, створюють певні умови, з якими часто не справляються дизельні або бензинові моторні оливи. «Однією з більших можливостей є акцент на альтернативні гази чи альтернативні види палива; чи то «зелений» водень, чи інші види газоподібного палива, вони забезпечать різні умови згоряння моторних масел», — сказав Цуй. «Тому, безумовно, буде потреба в різних типах моторної оливи або мастила, виготовленого на індивідуальне замовлення, зі спеціальною розробкою для конкретних застосувань». Але чим саме двигуни, що працюють на природному газі, відрізняються від інших двигунів внутрішнього згоряння, і як ці відмінності викликають зміни в рецептурах моторних олив, які використовуються для їхнього змащення?

У статті, опублікованій Machinery Lubrication, йдеться про те, що двигуни, що працюють на природному газі, повинні бути обладнані для спалювання декількох різних типів природного газу. До них відносяться кислий газ, що містить сірку; солодкий газ, що не містить сірки і лише невелику кількість вуглекислого газу; вологий газ, який містить відносно високі рівні газових компонентів, таких як бутан; а також варильний або звалищний газ, який складається здебільшого з метану та двоокису вуглецю, і часто містить такі галогени, як фтор та хлор. Двигуни, що працюють на природному газі, мають такі ж вимоги до моторної оливи, як дизельні двигуни. Однак є кілька ключових відмінностей, які потрібно враховувати. Наприклад, двигуни, що працюють на природному газі, мають більш високі температури згоряння та робочі температури. Згоряння палива відбувається повніше, а двигуни, що працюють на природному газі, не виділяють сажу. Потреба в миючих та диспергуючих присадках значно нижча, ніж у дизельних двигунах.

Однак природний газ трубопровідної якості горить трохи інакше, ніж звалищний газ. За даними Chevron, звалищний газ містить 40-60% метану і значну кількість силоксанів та інших забруднюючих речовин. Через це мастильні матеріали, що використовуються в двигунах, що працюють на звалищному газі, повинні захищати від більш високих рівнів кислотної корозії і, ймовірно, вимагатимуть більш високих рівнів присадок для виконання своєї роботи. Іншими словами, лужне число моторних олив, що використовуються для змащення двигунів, що працюють на звалищному або високосірчистому газі, зазвичай вище, ніж у мастил, що використовуються в трубопровідних двигунах, що працюють на природному газі. Лужне число, що зазвичай називають BN, є мірою лужності моторної оливи. Згідно з Chevron, лужний резерв оливи нейтралізує кислоти, що утворюються в процесі згоряння палива. “Ці кислоти агресивно впливають на металеві поверхні, – заявили в компанії, – тому дуже важливо створювати моторні оливи з достатнім запасом лужності, щоб запобігти зносу двигуна”. За словами Chevron, оливи для двигунів, що працюють на природному газі, можуть досягти бажаного BN за рахунок включення до складу «комбінації детергентів, диспергаторів та антиоксидантів». Двигуни, що працюють на природному газі, працюють при набагато вищих температурах, ніж багато інших двигунів внутрішнього згоряння. Через ці більш високі робочі температури, стійкість оливи до окислення і нітрації також є необхідними характеристиками олив для двигунів, що працюють на природному газі. Більш високі температури згоряння в двигунах, що працюють на природному газі, роблять випускні клапани більш чутливими і схильними до утворення зольних відкладень. Хоча ця зола може допомогти захистити клапан від рецесії (передчасне зношування сідла клапана в головці блоку циліндрів), високий рівень золи може створювати відкладення, які можуть призвести до займання клапана. Тому мастила для двигунів, що працюють на природному газі, зазвичай містять малу кількість золи. Фактично майже 70% ринку олив для двигунів, що працюють на природному газі, становлять малозольні мастила. Викиди вихлопних газів всіх типів двигунів внутрішнього згоряння так само викликатимуть серйозне занепокоєння. Щоб контролювати чи навіть виключити ці викиди, деякі сучасні конструкції двигунів, що працюють на природному газі, оснащені каталітичними нейтралізаторами. Це неминуче обмежує типи та кількості добавок, які можна використовувати у мастильних матеріалах.

Крім присадок, невід’ємною частиною будь-якого складу мастила є базова олива. Для моторних масел, що працюють на природному газі, базова олива має бути стійкою до окислення. У 2021 році для створення мастила для двигунів, що працюють на природному газі, використовувалося кілька різних типів базових масел, але, за словами Девіда Цуй з Kline, переважна більшість (75%) базових олив, що використовуються в системах з природним газом, належить до Групи II. Група II значною мірою замінила групу I у моторних оливах для двигунів на природному газі. Є ринки, де група I цілком доступна, тому виробники все ще використовують її в деяких складах NGEO. Попит на базові олії групи III і вище значно нижчий порівняно з іншими категоріями базових олив. Базові масла групи III і вище відчутно дорожчі, ніж інші базові оливи, і тому не змогли проникнути на ринок. Використання базових олив Групи III та синтетичних базових олив, таких як поліальфаолефіни та складні ефіри, наразі невелике, але зростає.

Зрозуміло, що в пошуках чистішої енергії попит на природний газ збільшуватиметься. Фактично, світове споживання природного газу в цілому зростало до 2020 року, коли пандемія COVID-19 вразила і порушила ринок, що раніше розширювався. Навіть коли наслідки пандемії ослабли, виникли інші збої над ринком газу. Багато хто запитує, чи зменшать російське військове вторгнення в Україну і наступні американські та європейські санкції щодо російських енергоносіїв попит на природний газ, і наскільки. Більше того, багато країн проводять державну політику відмови від усього викопного палива, включаючи природний газ, що ще більше знижує попит. “Ми очікуємо, що споживання природного газу відновиться і продовжить зростати”, – сказав Цуй. «Але темпи зростання будуть повільнішими, ніж попередні прогнози» через ці збої. Kline & Co. прогнозує, що глобальний попит на моторні мастила, що працюють на природному газі, зростатиме в середньому на 4% на рік до 2026 року, і перевищить 600 000 метричних тонн, оскільки боротьба зі зміною клімату стимулює використання двигунів, що працюють на природному газі.

Найбільшими постачальниками олив для двигунів, що працюють на природному, є компанії ExxonMobil, Shell, Chevron, Phillips 66, Citgo і Petro-Canada.

Chevron має широку лінійку мастил для газових двигунів – HDAX. Це лінійка олив преміум-класу, яка створена на основі базових олив Групи II (давно відомі HDAX 5200 LA SAE 40, HDAX 6500 LFG SAE 40, HDAX 7200 LA SAE 40, HDAX 9200 LA SAE 40, а також останні розробки  HDAX 9300 https://cglapps.chevron.com/msdspds/PDSDetailPage.aspx?docDataId=673709&docFormat=PDF та HDAX 9500 https://cglapps.chevron.com/msdspds/PDSDetailPage.aspx?docDataId=652959&docFormat=PDF). HDAX пройшов ряд випробувань в польових умовах, він схвалений основними виробниками газопоршневих установок. Підходить для різних умов застосування: від роботи на природному газі до застосування разом з дуже агресивними звалищним газом або біогазом. Ці оливи виробляються на основі базових синтетичних олив преміум-класу з дуже низьким вмістом сірки, азотних і ароматичних сполук в поєднанні з інгібіторами окислення, беззольними диспергуючими, миючими і протизносними присадками. Вони забезпечують  надійний захист від корозії та відкладень.

За матеріалами https://www.lubesngreases.com/