Aditivos para lubrificantes industriais em uma nova matriz ... · Rede global de competências ......

1

Michael König, Annette Loos, Carsten Friedrich

UNITI Mineralöl Technologie Forum 13. und 14.04.2016

Aditivos para lubrificantes industriais em uma

nova matriz de disponibilidade de óleos básicos

Reapresentação de Wagner Carvalho à palestra de:

Spin-off da da Bayer em 2004

Portfolio: plásticos, borrachas, intermediários e especialidades

químicas

75 sites

Approximadamente 19.200 colaboradores em 25 países

Vendas globais de ~9.2 bilhões de Euros em 2016*

Reforçando sua posição de liderança em mercados de tamanho

médio

LANXESS – Uma empresa global de especialidades químicas

Empresa de especialidades químicas

Sucesso global

Estratégia de lucratividade e resiliência

*LANXESS + Chemtura em 2016

3

Lubricant Additives Business Integrated portfolio for lubricants

Dados de nossa Unidade de Negócios

Colaboradores: ~ 820 global

Sites produtivos: 20

Productos: ~ 660 produtos distintos

Basestocks

Aditivos

Pacotes de aditivos

Lubrificantes acabados

Clientes: mais de 800 global

Lubricants Additives Business oferece um portfólio integrado de lubrificantes

4

Sites de produção global

20 sites produtivos em 12 países e

1 fábrica em Rio Claro

Rede global de competências

técnicas

6 Centros de competência técnica

na américa do norte, europa e ásia

Forte presença comercial

3 centros regionais cobrindo

AMERICAS, EMEA e APAC

Mais de 30 escritórios de venda no

mundo

Escritórios de vendas no Brasil,

Argentina e distribuidores no

Brasil, Chile, Peru e Colômbia

B.U. Aditivos – Um verdadeiro provedor global de aditivos

East Hanover (US)

Leverkusen (DE)

Krefeld-Uerdingen (DE)

Cologne (DE)

Latina (IT)

Rio Claro (BR)

Mannheim (DE)

Greensboro (US)

Middlebury (US)

West Hill (CA)

Altamira (MX)

Ankerweg (NL)

El Dorado (US)

Pittsburgh (US)

Reynosa (MX)

Epierre (FR)

Elmira (CA)

Kaoshiung (TW)

Qingdao (CN)

Nanjing (CN)

Nantong (CN)

Shanghai (CN)

Antwerp (BE) Fords (US)

Production site

Technical Competence Center

Headquarters BU Additives

Regional Sales hub

Trafford Park (UK)

Naugatuck (US)

5

Visão Geral

Previsão de demanda e disponibilidade de óleos básicos

Exemplo 1 - Lubrificantes para turbinas

Exemplo 2 – Lubrificantes hidráulicos

Exemplo 3 – Fluidos de corte integrais

Conclusão

6

. .

Previsão de demanda e disponibilidade de óleos básicos Previsão de demanda e disponibilidade de óleos básicos

Comportamento das capacidades e dos volumes de óleos básicos

produzidos em milhões ton/ano Demanda de Lubrificantes em milhões ton/ano

35 35 39 41 43 49,5 50,5

56 58 62

0

20

40

60

80

2006 2010 2015 2020 2025

production

capacity

66% 75%

57% 59% 43% 51%

37% 43%

19% 16%

26% 24%

31% 28%

35% 32%

7% 2% 8% 7%

16% 11% 18% 15%

8% 7% 9% 10% 10% 10% 10% 10%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2006Prod.

2006Demand

2010Prod.

2010Demand

2015Prod.

2015Demand

2020Prod.

2020Demand

Naphthenics

Group III

Group II/II+

Group I

36 34,5 35,6 41

0

10

20

30

40

50

2007 2010 2015 2020

20%

23%

7% 13%

6%

11%

3%

6% 8%

Source: Dr. Lutz Lindemann, 20th Int. Colloquium, 2016 Source: Dr. Jaap Kalkman, ICIS Conference, 2015

Source: Boris Kamchev, Lubes'n'Greases November/Dezember 2011 Source: Boris Kamchev, Lubes'n'Greases November/Dezember 2011

63 % 26 Mi. ton/ano

37% 14 Mi ton/ano

Distribuição da demanda e da produção de básicos refinados pela

classificação de grupos API Distribuição média da produção de lubrificantes por aplicação

7

Comparação entre a produção de básicos grupos I, II, III e à demanda de básicos para lubrificantes industriais

Previsão Volumes de produção de básicos e lubrificantes em mi ton/ano Em 2020 a demanda global de

lubrificantes industriais será de approx. 89

% da produção total de básicos do grupo I.

Novas especificações de OEM´s

Mas os básicos do grupo I são utilizados

em outras aplicações em grande

quantidade.

Possíveis alternativas:

Básicos Naftênicos

Básicos rerrefinados

Polialfaolefinas

Sintéticos base gás natural GTL

Outros polímeros

13 13 13 14

23 23 23 26

23,1 19,95 16,77 15,17

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Group III

Group II

Group I

Other lubricants

Industral lubricants

8

Desvantagens Benefícios

Benefícios e desvantagens no uso de básicos altamente refinados grupo II e III e básicos rerrefinados

Menor teor de enxofre

Mais apropriado para “low SAPS*“ em lubrificantes automotivos

Menor percentual de compostos insaturados

Menos suceptível à oxidação

Menor percentual de hidrocarbonetos aromáticos

Índices de viscosidade mais altos

Faixa de destilação mais estreita

Menor perda por evaporação

Menor odor

Coloração mais brilhante

Menor variação na qualidade

Qualidade do refinado menos dependente do óleo cru

Recurso de origem rerefinada – boa prática ambiental

Menor teor de enxofre

Menor contribuição com antioxidante secundário

Menor percentual de compostos insaturados e

hidrocarbonetos aromáticos

Menor solubilidade de produtos de reação de aditivos

Menor disponibilidade de básicos de alta viscosidade

* low saps : baixo teor de sulfated ash, phosphorus-sulfur

9

Superar as desvantagens Oferecer

Pacotes de aditivos que acompanhem a maior

estabilidade oxidativa dos básicos

Pacotes de alta solubilidade e contendo antioxidantes

secundários

Fornecer aditivos claros e sem odor para não alterar estas

mesmas propriedades dos básicos

Fornecer aditivos de baixo risco para básicos com baixo

ou nenhum risco

Incluir antioxidantes secundários nos pacotes de aditivos

Utilizar aditivos com alta performance e solúveis em

básicos com baixo teor de hidrocarbonetos aromáticos

Aumentar a viscosidade e/ou a solubilidade através

Mistura com polímeros

Mistura com óleos de base naftênica com baixo

percentual de enxofre

Fornecer aditivos compatíveis com estes básicos e suas

possíveis misturas

Adaptações requeridas de produtores de aditivos

10

Enquanto a previsão de demanda de lubrificantes industriais deve permanecer estável, a

previsão de produção de básicos do grupo I está em declínio.

Para formulação de lubrificantes industriais , básicos altamente refinados e bases mais modernas devem

ser consideradas como opção aos básicos do Grupo I.

Os demais benefícios dos novos básicos devem ser explorados.

Aditivos adequados devem ser utilizados para compensar algumas pequenas desvantagens da

troca de básicos.

Resumo

11

Exemplo 1 - Turbinas

12

Pacotes modernos e convencionais em lubrificantes para turbinas com diferentes óleos básicos

Estabilidade à Oxidação RPVOT (ASTM D 2272) Estabilidade à Oxidação TOST (DIN 51587)

0

200

400

600

800

1000

1200

0,4 % Turbine oilpackage,conventional

0,4 % Turbine oilpackage,optimized

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

Group I GroupII

GroupIII





Melhor

13

Formulação de lubrificante para turbina com básicos grupo I e grupo III

Requiremento

e básicos

disponíveis

RPVOT

> 750 minutos

Óleos

Básicos:

Grupo III:

> VHVI 4

Grupo I:

> SN 150,

SN 500,

SN 600

Estabilidade oxidativa de lubrificantes para turbina RPVOT Apesar de aprox. 51 % SN 600

demulsificação (DIN 51599):

40/40/0 mL in 10 minutos

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0,6% 1,0% 1,0% 1,5% 0,6% 0,8% 0,6% 0,8% 0,5 %+

0,2 % amin.AO

Lif

e t

ime i

n R

PV

OT

(A

ST

M D

2272)

[min

.]

Taxa de tratamento

convencional Pacotes de óleo para turbina otimizados

Target: 750 minutos

Melhor

14

Resumo

Grupo I + pacotes convencionais: Performance limitada, novas especificações não

atendidas.

Grupo II – IV + pacotes convencionais: O potencial de performance dos básicos não é

totalmente alcançado

Grupo II – IV + pacotes otimizados: Possível formular lubrificantes para turbina de longa

durabilidade através da combinação de básicos modernos altamente refinados com aditivos

otimizados para estes básicos.

15

Exemplo 2 - Hidráulicos

16

Adequação de pacotes de aditivos convencionais para lubrificantes hidráulicos visando atender à DIN 51524-1 à -3 em óleos básicos modernos e altamente refinados

Pacote de aditivos 1 (convencional)– base zinco

Óleos Básicos I mobil I + VII II chevron II + VII III SK III + VII (1) Nybase (2) ninas

ISO VG Class ISO VG 46 ISO VG 46 ISO VG 46 ISO VG 46 ISO VG 46 ISO VG 68 ISO VG 68

Taxa de tratamento 0,6 % 0,6 % 0,6 % 0,6 % 0,6 % 0,6 % 0,6 %

Aprovações HF-0; P-70 HF-0

RPVOT (ASTM D

2272) melhor

que I

melhor que

I + VII

melhor que I

melhor que

I + VII similar ao I

CM-Heat test (não

requerida pela DIN

51524, mas para

aprovação pela

Parker-Denison e

Fives-Cincinatti )

Cu-corr.! Cu-corr!

Espuma (DIN 51566) X ultrapassa o

limite de espuma da

DIN 51524

Filtração úmida

(ISO 13357-1) Demulsificação

(DIN 51599) Não avaliado

(2): Nybase® is a registered trademark of Nynas AB

(1) VII = Viscobase 11-522

17

Óleos básicos I I + VII II II + VII Rerrefinado III III + VII (1) Nybase (2)

ISO VG Class ISO VG 46 ISO VG 46 ISO VG 46 ISO VG 46 ISO VG 46 ISO VG 46 ISO VG 68 ISO VG 68

Taxa de tratamento 0,8 % 1 % 0,8 % 0,95 % 0,8 % 0,8 % 0,95 % 0,8 %

Aprovações HF-0 - HF-0 - - - -

RPVOT (ASTM D

2272) menor que I Não

avaliado

Não

avaliado menor que I menor que I menor que I

CM-Heat test (não

requerida pela DIN

51524, mas para

aprovação pela

Parker-Denison e

Fives-Cincinatti )

Cu-corr Fe-corr Não

avaliado

Espuma (DIN 51566) Não

avaliado maior que I

Filtração úmida

(ISO 13357-1) Não

avaliado

Não

avaliado Demulsificação

(DIN 51599) Não avaliado

(2): Nybase® is a registered trademark of Nynas AB

Pacote de aditivos 2 (otimizado) – base zinco

Adequação de pacotes de aditivos convencionais pacotes para lubrificantes hidráulicos visando atender à DIN 51524-1 à -3 em óleos básicos modernos e altamente refinados

18

Adequação de pacotes de aditivos convencionais pacotes para lubrificantes hidráulicos visando atender à DIN 51524-1 à -3 em óleos básicos modernos e altamente refinados

Óleos básicos I I + VII II II + VII III III + VII (1) Nybase (2)

ISO VG Class ISO VG 46 ISO VG 46 ISO VG 46 ISO VG 46 ISO VG 46 ISO VG 68 ISO VG 68

Taxa de tratamento 0,6 % 0,6 % 0,6 % 0,6 % 0,6 % 0,6 % 0,6 %

Aprovações HF-0; P-70 HF-0

RPVOT (ASTM D

2272) melhor que I melhor que I

+VII similar ao I melhor que II+VII similar ao I

CM-Heat test (não

requerida pela DIN

51524, mas para

aprovação pela

Parker-Denison e

Fives-Cincinatti )

! insolúveis

supera

limites do

CM P-70

! Insolúveis supera

limites da Parker

Denison HF-0 e CM

P-70

Espuma (DIN 51566) x supera limites

da DIN 51524

x supera limites

da DIN 51524

Filtração úmida

(ISO 13357-1) x supera limites da

DIN 51524

Demulsificação

(DIN 51599) (2): Nybase® is a registered trademark of Nynas AB

(1) VII = Viscobase 11-522

Pacote de aditivos 1 – base isenta de zinco

19

Resumo

Os pacotes de aditivos para lubrificantes hidráulicos, inicialmente desenvolvidos para uso

com básicos Grupo I, são também adequados para alcançar os requisitos da DIN 51524-1 a -

3 mesmo quando utilizam básicos modernos ou altamente refinados,entretanto, algumas

adaptações são normalmente necessárias:

Em básicos do Grupo III a base antiespumante deve ser adaptada.

Para atender a algumas especificações de OEM, em termos da presença de lodo, a menor solubilidade

representa um desafio.

20

Exemplo 3 – Óleos de corte integral

21

Aditivo especificamente sulfurizado triglicerideo/olefina, 15 % enxofre, convencional

Límpido e solúvel Límpido e solúvel Límpido e solúvel

turvo, depósitos Límpido e solúvel

turvo, depósitos turvo turvo, depósitos

Base Naftênica ,

22 cSt at 40°C

Grupo I,

18 cSt at 40°C

Grupo II,

20 cSt at 40°C

Base rerrefinada ,

28 cSt at 40°C

mistura de

50 % rerrefinado

and 50 %

naftênico,

25 cSt at 40°C

Grupo III,

33 cSt at 40°C

PAO,

18 cSt at 40°C

GTL,

10 cST at 40°C

Límpido e solúvel Límpido e solúvel Límpido e solúvel Límpido e solúvel Límpido e solúvel Límpido e solúvel Límpido e solúvel Límpido e solúvel

Solubilidade à temperatura ambiente e 10 % de taxa de tratamento

=> Este aditivo otimizado, à temperatura ambiente, é totalmente solúvel mesmo em básicos modernos e altamente refinados

Aditivo especificamente sulfurizado triglicerideo/olefina, 15 % enxofre, otimizado

Solubilidade e performance de aditivos EP (extrema pressão)

convencionais e modernos

22

.

Performance extrema pressão e antidesgaste em diferentes básicos e diferentes taxas de tratamento

=> Resultados similares nas propriedades extrema pressão e antidesgaste

Carga de Solda

DIN 51350-2 3400 N 4400 N 3600 N 3200 N

Desgaste (scar)

DIN 51350-3 0,60 mm 0,65 mm 0,70 mm 0,61 mm

Taxa de tratamento

e óleo básico

5 % em Grupo I,

~18 cSt à 40°C

10 % em Grupo I,

~18 cSt à 40°C

7 % em Grupo II,

20 cSt à 40°C

7 % na mistura

50 % rerrefinado e

50 % naftenico,

25 cSt à 40°C

Carga de Solda

DIN 51350-2 3000 N 4000 N 3600 N 3400 N

Desgaste (scar)

DIN 51350-3 0,70 mm 0,73 mm 0,80 mm 0,65 mm

Aditivo especificamente sulfurizado triglicerideo/olefina, 15 % enxofre, convencional

Aditivo especificamente sulfurizado triglicerideo/olefina, 15 % enxofre, otimizado

Solubilidade e performance de aditivos EP (extrema pressão)

convencionais e modernos

23

Pacote antioxidante, fórmula convencional

Pacote antioxidante, fórmula otimizada

turvo opaco turvo turvo turvo turvo turvo turvo

Naphthenic

base oil,

22 cSt at 40°C

Grupo I,

18 cSt at 40°C

Grupo II,

20 cSt at 40°C

rerrefinado

base oil,

28 cSt at 40°C

mistura 50 %

rerrefinado e

50% naftênic.

25 cSt at 40°C

Grupo III,

33 cSt at 40°C

PAO,

18 cSt at 40°C

GTL,

10 cST at

40°C

Límpido e

solúvel

Límpido e

solúvel

Límpido e

solúvel

solúvel solúvel Límpido e

solúvel

Límpido e

solúvel

Límpido e

solúvel

0,2 % in Grupo I, 46 cSt:

RPVOT: 110 Minutos


RPVOT: 572,5 Minutos





Solubilidade à temperatura ambiente 1 % de taxa de tratamento

=> O pacote de antioxidante otimizado é solúvel em básicos modernos e altamente refinados.

Ambos pacotes tem performances equivalentes

Performance

Solubilidade e performance de antioxidantes convencionais e modernos

24

Resultado

Olefina sulfurizada, 40 % S, inibida, convencional A adição de um solubilizador

(naftaleno alquilado) a um produto

convencional melhora sua

solubilidade, mas, anula a

capacidade de inibição em metal

amarelo

A adição de um solubilizador a um

produto otimizado melhora sua

solubilidade mas não influencia

significativamente a capacidade de

inibição ao metal amarelo

Em ambos os testes não há

significativa alteração nas

propriedades AW e EP

Olefina sulfurizada, 40 % S, inibida, otimizada

turvo

Corrosão lâmina de cobre após 3 horas a 100°C: 1b

Carga de solda DIN 51350-2: 4000 N

Desgaste scar DIN 51350-3: 0,98 mm

Límpido

Corrosão lâmina de cobre após 3 horas a 100°C: 4a



2,5 % em básico Grupo III 2,5 % em (90 % Grupo III + 10 % alquil. naftaleno)

Turvo


Límpido




Solubilidade e performance a 2,5 % de taxa de tratamento

Influência de um solubilizador sobre a corrosão de lâmina de cobre de aditivos EP inibidos

25

Resumo

É possível modificar certos aditivos para torná-los solúveis mesmo em básicos modernos de

baixa solubilização

Sem perda significativa de performance .

O uso de solubilizadores deve ser analisado cuidadosamente pois podem ter efeito negativo em

outras propriedades dos aditivos.

Algumas modificações podem ser necessárias para minimizar esta influência negativa dos solubilizadores

nos aditivos

26

Conclusões

Conclusões

A maior disponibilidade de básicos sintéticos e mais refinados oferece benefícios e vantagens

na formulação de lubrificantes industriais como

Melhor ambiente para os operadores (contato, odor) por exemplo devido à menores pontos de fulgor

Economia de recursos devido a maior vida útil do lubrificante e uso de bases rerrefinadas

É possível superar a menor solubulidade dos aditivos nos novos básicos (menor teor de

aromáticos do Grupo I)

Pela mistura de bases diferentes e/ou polímeros sintéticos

Pelo uso de novos aditivos modificados com maior solubilidade sem perda considerável de performance

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