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
0,4 % Turbine oilpackage,conventional
0,6 % Turbine oilpackage,conventional
0,4 % Turbine oilpackage,optimized
0,6 % Turbine oilpackage,optimized
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
0,5 % in Grupo I, 46 cSt:
RPVOT: 572,5 Minutos
0,2 % in Grupo I, 46 cSt:
RPVOT: 107,5 Minutos
0,5 % in Grupo I, 46 cSt:
RPVOT: 562,5 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
Carga de solda DIN 51350-2: 4000 N
Desgaste scar DIN 51350-3: 0,93 mm
2,5 % em básico Grupo III 2,5 % em (90 % Grupo III + 10 % alquil. naftaleno)
Turvo
Corrosão lâmina de cobre após 3 horas a 100°C: 1b
Límpido
Corrosão lâmina de cobre após 3 horas a 100°C: 1b
Carga de solda DIN 51350-2: 4000 N
Desgaste scar DIN 51350-3: 0,87 mm
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