Композиция присадок для турбинного масла

Композиция присадок для турбинного масла

Реферат

Изобретение относится к турбинным маслам, в частности композиции присадок в их составе. Турбинные масла применяют в маслосистемах турбокомпрессоров в качестве гидравлической жидкости.

Известно турбинное масло (US №3785975, 1974) с композицией присадок: антиоксидант 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол и антиржавейная присадка.

Известно турбинное масло (SU №288213, 1970), в состав которого входит композиция присадок, содержащая полисилоксановую жидкость ПМС-200А, кислый эфир пентадецилянтарной кислоты, дипроксамин-157, ионол.

Известна композиция присадок для турбинного масла (SU №810768, 1981), содержащая: 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, хинизарин, кислый эфир алкенилянтарной кислоты, полиоксипропиленгликолевый эфир этилендиамина, или пропиленгликоля, или алкилфенола, полиметилсилоксан.

Известна композиция присадок для турбинного масло (RU №2058376, 1996), в состав которой входят присадки: 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, кислый эфир пентадецилянтарной кислоты, 1-(диэтиаминометил)бензотриазол, азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена.

Известна композиция присадок для турбинного масла (RU №2144943, 2000), содержащая кислый эфир алкенилянтарной кислоты, 1-(диэтиламинометил)бензотриазол, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, 3,3',5,5'-тетра-трет-бутил-4,4'-диоксидифенилметан.

Недостатки вышеописанных композиций заключаются в том, что последние не обеспечивают необходимый уровень деэмульгирующих и антикоррозионных свойств турбинного масла, а также не улучшают химическую стабильность и смазочную способность масла.

Наиболее близкой к предложенной композиции является композиция для турбинного масла Тп-22 с (марка 1) по ТУ 38.101821-2001 (RU №2114157 от 05.02.97. Бюлл. изобр. №18, 1998 г.) следующего состава: агидол-1 (Ионол), кислый эфир алкенилянтарной кислоты (присадка В 15/41), азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена (Дипроксамин -157) и алкилтолуолалкиламинотриазол (Irgamet 39).

Недостатки известной композиции присадок заключаются в том, что она не обеспечивает высокий уровень антиокислительных, противокоррозионных, противоизносных и деэмульгирующих свойств турбинного масла.

Задача изобретения заключается в создании композиции присадок для турбинного масла, обеспечивающей повышение качества масла.

Поставленная задача достигается созданием композиции присадок для турбинного масла на основе нефтяного масла с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм²/с, содержащей 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, кислый эфир алкенилянтарной кислоты, азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена, алкилтолуолалкиламинотриазол, 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат, эфир алкилтиофосфата, гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена, смесь имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кислый эфир алкенилянтарной кислоты	1,04-1,57
азотсодержащий блок-сополимер
окисей этилена и пропилена	1,04-3,68
алкилтолуолалкиламинотриазол	1,04-2,63
2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат	10,42-26,32
эфир алкилтиофосфата	1,04-2,63
смесь имидазолинов на основе
органических кислот растительного
происхождения и аминов	1,04-5,26
гидроксилсодержащий сополимер
оксидов этилена и пропилена	1,04-5,26
2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол	до 100

при этом композиция присадок содержит смесь имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов и гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена в виде смеси, предварительно термообработанной при температуре 30-90°С в течение 0,5-2 ч.

Достигаемый при этом технический результат заключается в том, что данная композиция улучшает деэмульгирующие и антикоррозионные свойства турбинного масла, а также дополнительно повышает антиокислительные и противоизносные свойства описываемого масла.

Ниже приведена характеристика используемых присадок:

- 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол (Ионол) вырабатывается по ТУ 38.5901237-90, используется как антиоксидант в маслах, топливах и других продуктах. Температуры: плавления 69,5-70, кристаллизации 69°С;

- кислый эфир алкенилянтарной кислоты (антиржавейная присадка В-15/41) вырабатывается по ТУ 6-14-866-86, используется в маслах. Представляет собой жидкость от светло-желтого до коричневого цвета с кислотным числом 180-205 мг КОН/г;

- азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена (Дипроксамин-157) вырабатывается по ТУ 6-14-614-76, используется как деэмульгатор в маслах и нефтях. Содержание азота 0,50-0,55%, водородный показатель не менее 10,5, содержание золы 0,5%;

- алкилтолуолалкиламинотриазол (Irgamet 39) - деактиватор металла, вырабатывается фирмой Ciba по спецификации PS-184210 Version 6. Кинематическая вязкость при 40°С 70-90 мм²/с, n_d ²⁰ 1,503-1,513, плотность при 20°С 940-960 кг/м³;

-2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат (Irganox L 135) - высокомолекулярный антиоксидант алкилфенольного типа, вырабатывается фирмой Ciba по спецификации PS-193. Кинематическая вязкость при 40°С 95-150 мм²/с, кислотное число менее 10 мг КОН/г, n_d ²⁰ 1,493-1,499, плотность при 20°С 950-990 кг/м³;

- эфир алкилтиофосфата (Hitec 511T) вырабатывается фирмой Afton Chemical. Жидкость от оранжевого до желтого цвета, кинематическая вязкость при 40°С 95 мм²/с, кислотное число не более 175 мг КОН/г, n_d ²⁰ не более 1,550, плотность при 20°С не более 1150, температуры самовоспламенения 390°С, вспышки в закрытом тигле 95°С (прибор Пенски-Мартенса), содержание фосфора 9-10 мас.%, содержание серы 18-20 мас.% (Afton Chemical. HiTEC 511Т Perfomance Additive. Паспорт безопасности на материал. Preparation information, 07.11.2008; US 2010/0009881, 14.01.2010);

- смесь имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов (Нефтехимеко-1) выпускается по ТУ 2483-022-17197708-94; массовая доля основного вещества 40%, кислотное число не более 10 мг КОН /1 г, температура застывания не выше -40°С, температура вспышки в открытом тигле не ниже 30°С. Ингибитор Нефтехимеко-1 получают в результате взаимодействия при температуре 120-140°С полиэтиленполиаминов и высокомолекулярных жирных кислот C₁₂-C₁₈ растительного (таллового) масла. (Научно-технический журнал «Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе», Москва, 2007, №3, с.18-21, Р.С.Магадов, М.А.Силин, Н.М.Николаева и др. Влияние полярных растворителей на свойства ингибиторов серии «НЕФТЕХИМЕКО»);

- гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена (Нефтенол БС, марка Б-1) -ТУ 0258-027-17197708-97 с плотностью при 20°С 1030-1040 кг/м³, температурой помутнения 2% раствора в дистиллированной воде 39-44°С, гидроксильным числом 71,0-75,0 мг КОН/г, вязкостью кинематической при 40°С 200,0-240,0 мм²/с.

Турбинное масло готовят смешением при 20-40°С нефтяного масла с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм²/с с композицией присадок, взятых в указанных выше концентрациях. Композицию присадок вводят в количестве 0,96-1,90 мас.% на базовое масло.

В таблице 1 приведены составы композиции присадок для турбинного масла.

В таблице 2 представлены составы турбинных масел с композицией присадок в соответствии с примерами (составами) 1-11 таблицы 1.

Данные составы подвергают испытаниям для определения времени деэмульсации (τ_д) по ГОСТ 12068, стабильности против окисления по ГОСТ 981 с оценкой кислотного числа (к.ч.), массовой доли осадка и летучих кислот после окисления, смазочной способности по ГОСТ 9490. Условия коррозионных испытаний в соответствии с ГОСТ 9.506: металлические пластины из стали марки 3, температура 20±2°С, время 6 ч, среда - 3%-ный водный раствор NaCl, насыщенный сероводородом до концентрации около 3000 мг/л.

Результаты сравнительных испытаний образцов турбинных масел с различными концентрациями присадок и представлены в таблице 3.

Необходимость использования присадок: смеси имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов и гидроксилсодержащего сополимера оксидов этилена и пропилена в виде смеси, термообработанной при температуре 30-90°С в течение 0,5-2 ч, в описываемой композиции присадок продиктована тем, что при использовании в турбинном масле композиции присадок, содержащей вышеуказанные присадки, не прошедшие термообработку, положительный эффект не наблюдается (предположительно вследствие взаимодействия присадок между собой).

Термообработка смеси указанных присадок блокирует процесс снижения деэмульгирующих и антикоррозионных свойств турбинного масла и стабилизирует указанные свойства.

Смешение данных присадок при нормальной или пониженной температуре +20-25°С не активирует смесь и улучшения деэмульгирующих и антикоррозионных свойств турбинного масла не происходит.

Смешение композиции присадок при 30°С, т.е. слабая термообработка в течение 2 ч, уже активирует смесь. Повышение температуры термообработки до 90°С ускоряет процесс активирования, и время термообработки снижается до 0,5 ч. Температура ниже 30°С увеличивает длительность процесса, выше 90°С может вызывать термическую деструкцию наименее стабильных компонентов смеси.

Таблица 4 иллюстрирует эффективность использования в описываемой композиции термообработанной смеси присадок: смеси имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов и гидроксилсодержащего сополимера оксидов этилена и пропилена. Термообработку смеси присадок в данном случае проводят при 60°С в течение часа.

Как видно из таблицы, использование композиции присадок, содержащей смесь вышеописанных присадок без термообработки в вышеуказанных условиях, практически не улучшает свойства турбинного масла. Применение термообработанной смеси присадок в композиции присадок резко улучшает эксплуатационные показатели масла.

Описываемый эффект использования термообработанной смеси присадок в описываемой композиции присадок является неожиданным.

Из данных таблицы 3 следует, что достигается значительное улучшение эксплуатационных показателей турбинного масла, а именно улучшаются деэмульгирующие, антикоррозионные, а также антиокислительные и противоизносные свойства масла.

Так, время деэмульсации (удаления воды) для масла Тп-22с (марка 1) составляет 120 с, а для образцов (например, для образца 3) масла, содержащего описываемую композицию присадок, время деэмульсации сокращается до 40 с, т.е. в 3,0 раза, скорость коррозии Ст.3 снижается в 2,8 раза, а также дополнительно улучшаются антиокислительная стабильность, противоизносные свойства турбинного масла.

На основании полученных результатов испытаний выбраны оптимальные интервалы концентраций присадок в композиции.

Так, нижний предел концентраций присадок 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилата (Irganox L 135), эфира алкилтиофосфата, гидроксилсодержащего сополимера оксидов этилена и пропилена, смеси имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов определяется возможностью достижения минимального времени удаления воды из масла 40 секунд и скорости коррозии в сероводородсодержащей среде 1,14 г/м²ч. Верхний предел концентраций вводимых присадок определяется периодом времени удаления воды из турбинного масла и скоростью коррозии стали в среде сероводорода, которые практически не изменяются при дальнейшем определенном увеличении концентраций присадок, и, следовательно, такое увеличение становится экономически нецелесообразным (см. данные по составу 5 таблиц 1-3).

Таким образом, описываемая композиция присадок позволяет повысить эксплуатационные показатели турбинного масла, в частности деэмульгирующие, антикоррозионные, антиокислительные и противоизносные свойства, что приводит к увеличению ресурса работы оборудования.

Таблица 1
Состав композиции присадок
№ п/п	Наименование компонентов	Состав, мас.%
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	Известная композиция
1	Кислый эфир алкенилянтарной кислоты (присадка B15/41)	0,90	1,04	1,54	1,57	2,07	1,15	1,12	1,11	1,05	0,91	0,85	2,22
2	Азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена (присадка Дипроксамин 157)	0,90	1,04	3,08	3,68	3,63	2,30	2,24	2,22	2,10	1,82	1,71	3,33
3	Алкилтолуолалкиламинотриазол (присадка Irgament 39)	9,04	1,04	2,31	2,63	3,11	1,72	1,68	1,67	1,58	3,64	4,27	5,56
4	2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат (присадка Irganox L 135)	8,04	10,42	15,38	26,32	20,72	28,74	33,71	38,89	42,10	45,45	47,01	-
5	Смесь имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов (присадка Нефтехимеко-1)	0,90	1,04	3,08	5,26	5,18	6,32	2,25	2,22	2,10	1,82	1,71	-
6	Гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена (присадка Нефтенол БС	0,90	1,04	3,07	5,26	5,18	6,32	6,74	2,22	2,10	1,82	1,71	-
	марка Б-1
7	Эфир алкилтиофосфата (Hitec511T)	9,04	1,04	2,31	2,63	3,11	1,72	1,68	1,67	1,58	3,64	4,27	-
8	2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол (присадка Ионол)	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100	до 100

Таблица 3
Результаты сравнительных испытаний образцов турбинных масел
№	Показатели		Значения по примерам (составам) таблицы 2
п/ п		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	турбинное масло Тп-22 с марки 1
1.	Стабильность против окисления при 150°С, 16 ч и расходе кислорода 3 дм3/ч:
- массовая доля осадка, мас.%	0,006	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,006	0,006	0,007	0,007	0,007	0,006
- кислотное число, мг КОН/г	0,10	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,10	0,10	0,12	0,12	0,12	0,10
- летучие кислоты, мг КОН/г
0,08	0,009	0,009	0,009	0,009	0,04	0,08	0,08	0,09	0,09	0,09	0,08
2.	Смазочная способность (ЧШМ):
-диаметр пятна износа, мм при нагрузке 63 кгс	1,99	0,39	0,39	0,39	0,39	1,99	1,55	1,99	1,55	1,55	1,99	1,99
- индекс задира	19,6	23,3	23,3	23,3	23,3	19,6	20,8	19,6	20,8	20,8	19,6	19,6
- критическая нагрузка, кгс	56	63	63	63	63	56	58	56	58	58	56	56
- нагрузка сваривания, кгс	112	119	119	119	119	112	114	112	114	114	112	112
3.	Время деэмульсации, с	120	40	40	40	40	118	119	118	119	118	119	120
4.	Скорость коррозии на Ст.3, г/м2	3,24	1,14	1,14	1,14	1,14	1,18	3,20	3,22	3,24	3,23	3,24	3,24

Таблица 4
Эффективность использования в описываемой композиции термообработанной смеси присадок: смеси имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов и гидроксилсодержащего сополимера оксидов этилена и пропилена
№ п/п	Показатели	Известное турбинное масло	Турбинное масло состава 3, полученное с использованием композиции присадок, содержащей смесь присадок без термообработки	Турбинное масло состава 3, полученное с использованием композиции присадок, содержащей термообработанную смесь присадок (60°С, 1 час)
1	Время деэмульсации, с	120	118	40
2	Стабильность против окисления (150°С, 16 ч, расход кислорода 3 дм3/ч):
	- кислотное число, мг КОН/г	0,006	0,006	0,001
	- осадок, мас.%	0,10	0,11	0,05
	- летучие кислоты, мг КОН/г	0,08	0,09	0,009
3	Скорость коррозии на Ст.3, г/м2	3,24	3,21	1,14
4	Смазочная способность (ЧШМ):
	- диаметр пятна износа, мм, при
	нагрузке 63 кгс	1,99	1,98	0,39
	- индекс задира	19,60	19,64	23,30
	- критическая нагрузка, кгс	56	58	63
	- нагрузка сваривания, кгс	112	114	118

Композиция присадок для турбинного масла на основе нефтяного масла с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм²/с, содержащая 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, кислый эфир алкенилянтарной кислоты, азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена, алкилтолуолалкиламинотриазол, отличающаяся тем, что дополнительно содержит 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат, эфир алкилтиофосфата, гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена, смесь имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кислый эфир алкенилянтарной кислоты	1,04-1,57
азотсодержащий блок-сополимер
окисей этилена и пропилена	1,04-3,68
алкилтолуолалкиламинотриазол	1,04-2,63
2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат	10,42-26,32
эфир алкилтиофосфата	1,04-2,63
смесь имидазолинов на основе органических
кислот растительного происхождения и аминов	1,04-5,26
гидроксилсодержащий сополимер
оксидов этилена и пропилена	1,04-5,26
2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол	до 100,

при этом композиция присадок содержит смесь имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов и гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена в виде смеси, предварительно термообработанной при температуре 30-90°С в течение 0,5-2 ч.