СМАЗОЧНОЕ МАСЛО Российский патент 2000 года по МПК C10M137/10 C10M137/10 C10M133/24 C10N30/06 

Изобретение относится к области смазочных масел, применяемых в качестве смазочных и уплотнительных жидкостей в газоперекачивающих агрегатах, компримирующих сероводородсодержащие и бессернистые природные, попутные и нефтяные газы.

Известно смазочное масло Тп-22с на углеводородной основе, содержащее (% масс.): 0.4-0.6 антиокислительной присадки (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол), 0.015-0.025 деэмульгатора дипроксамина (гликолевого эфира на основе этилендиамина), 0.015-0.025 антиржавейной присадки В 15/41 (кислого эфира алкенилянтарной кислоты и этиленгликоля) остальное - углеводородная основа (ТУ 38101821-83).

Аналогичны по технологии получения, составу и назначению масла КС-19 (ГОСТ 9243-75), Кп-8с (ТУ 38401641-87), МС-20 (ГОСТ 21743-76). Их отличие от Тп-22с в основном связано лишь с повышенной вязкостью при 50^oC (мм²/с): 20-23 Тп-22с, 30 Кп-8с, 127 КС-19, 160 МС-20 и соответственно с более высокой температурой вспышки. Эти все масла обладают удовлетворительными противоизносными свойствами в отсутствии коррозионно-агрессивных веществ (воды, электролитов, сероводорода, углекислого газа). В присутствии этих веществ противоизносные свойства масел крайне низки, так как в них отсутствуют противоизносные присадки, а используемые присадки не предназначены для защиты узлов трения от воздействия сероводорода в жестких условиях трения скольжения.

Наиболее близким по составу к полученному результату является смазочное масло, содержащее дополнительно и вышеуказанным присадкам диалкиламинопропионитрил (ДААПН) и имеющее следующий состав (% масс.): 0.4-0.6 антиокислителя ионола (2,6-дитрет-бутил-4-метилфенол), 0.015-0.025 деэмульгатора дипроксамина, 0.015-0.025 антиржавейной присадки (кислого эфира алкенилянтарной кислоты), 0.05-1.00 ДААПН, остальное - углеводородная основа (В.Г. Спиркин. Эксплуатационные свойства смазочных масел, работающих в контакте с сероводородсодержащими природными и попутными газами. Обз. инф. ЦНИИТЭ, нефтехим. вып. 3, сер. "Переработка нефти", М., 1994, с. 50-51, 57).

Преимущество данного масла заключается в том, что при введении в масло этого ингибитора коррозии свойства масел улучшались на 30-40% при испытаниях на машинах трения фирмы "Стейн-Сета" и на 4-шариковой машине трения фирмы "Шелл" (ГОСТ 9590-75).

Недостаток известного смазочного масла состоит в том, что вышеуказанное улучшение защитных свойств отмечено лишь на чистом масле (без примесей), а в коррозионно-агрессивных средах (вода, электролит, H₂S) противоизносные свойства масла при добавлении ДААПН не улучшились (1), коррозионно-механический износ в среде масла был велик, что отрицательно влияет на надежность и сроки службы трущихся деталей газовых компрессоров.

Задача изобретения - улучшение противоизносных свойств масла в условиях контакта с коррозионно-агрессивной средой (вода, электролит, сероводород).

Поставленная задача решается предлагаемым смазочным маслом на углеводородной основе, содержащим ДААПН, отличительная особенность которого состоит в том, что оно дополнительно содержит дитиофосфат молибдена (ДТФМ) при следующих концентрациях присадок, мас.%:
ДААПП - 0,5-0,55
ДТФМ - 0,05-0,55
Остальное - углеводородная основа
Суммарное оптимальное содержание в масле композиции ДААПН и ДТФМ - 0,2-0,6%.

Предпочтительно в качестве ДТФН используют дитиофосфат молибдена общей формулы
,
в которой R - углеводородные радикалы C₄-C₅.

В предпочтительном варианте масло может дополнительно содержать антиокислитель в количестве 0,4-0,6 мас.%, в качестве которого могут быть использованы ионол (2,6-дитрет-бутил-4-метилфенол) или диалкилдитиофосфат цинка или диалкилдитиофосфат бария или Агидол (продукт конденсации формальдегида и о-трет-бутил-пара-крезола). Смазочное масло может также содержать деэмульгатор в количестве 0,01-0,03 мас.%, например дипроксамин (гликолевый эфир на основе этилендиамина). Смазочное масло может также содержать антиржавейную присадку в количестве 0,01-0,03 мас.%, например, кислые эфиры алкенилянтарной кислоты.

Смазочное масло может также содержать антипенную добавку в количестве 0,001-0,005% мас.%, например полиметилсилоксан.

Предлагаемое смазочное масло позволяет снизить коррозионно-механический износ стали в присутствии коррозионно-агрессивных примесей (H₂O, электролит, H₂S) на 48-66%, или в 1,9-3 раза, и тем самым повысить работоспособность узлов трения компрессоров.

Входящие в состав масла присадки характеризуются следующими параметрами:
1. Диалкиламинопропионитрил (ДААПН) имеет общую формулу:
R₁R₂N(CH₂)₂-CN,
где R₁R₂ - углеводородные радикалы C₇-C₉.

ДААПН - это техническая фракция (ТУ 605-361-17-81), характеризующаяся следующими основными показателями:
Плотность - 840-860 кг/м³
Вязкость при 20^oC - 4-9 мм²/с
Показатель преломления - 1,4480-1,4510
Температура застывания - От -40 до -60^oC
ДААПН хорошо растворяется в минеральных маслах в любых пропорциях в интервале температур 10-80^oC.

2. Дитиофосфат молибдена (ДТФМ) имеет общую формулу:

где R - углеводородные радикалы C₄-C₅.

ДТФМ производится в виде 70% раствора в масле И-12А (ГОСТ 20799-75) и имеет следующие основные показатели (ТУ 8.4.01.141-88ЛУ):
Вязкость при 20^oC - 50 мм²/с
Зольность - 18-22 мас.%
Содержание серы - 10-14 мас.%
Температура вспышки в открытом тигле - Не ниже 140^oC
Температура застывания - Не выше -15^oC
Остальные присадки, входящие в состав масла, широко применяются в различных маслах и удовлетворяют требованиям соответствующих ГОСТ и ТУ:
- антиокислительная присадка 2,6-дитрет-бутил-4-метилфенол (Ионол или Агидол 1) - ОСТ 33.01420-84;
- антиржавейная присадка - кислый эфир алкенилянтарной кислоты и этиленгликоля (В 15/41) ТУ 6-14-866-77;
- деэмульгатор - гликолевый эфир на основе этилендиамина (дипроксамин ДПА) - ТУ 38101821-83;
- антипенная присадка (ПМС-200А) - ОСТ-6-02-20-79 (вводится в масло 0,001-0,005 мас.% по требованию потребителя).

Смазочное масло готовят следующим образом: базовое масло нагревают до температуры 50-60^oC, добавляют расчетное количество ДААПН, перемешивают, добавляют ДТФМ и смесь перемешивают снова. При этих условиях присадки полностью растворяются в масле, образуется однородный раствор.

При необходимости в масло может быть введен антиокислитель, деэмульгатор, антиржавейная и антипенная присадки. В этом случае в базовое масло вначале добавляют антиокислитель, например ионол, затем добавляют деэмульгатор, например дипроксамин, перемешивают, нагревают до 50-60^oC и затем вводят расчетное количество ДААПН и ДТФМ.

Противоизносные свойства образцов масел оценивают по величине коррозионно-механического износа в условиях насыщения испытуемого масла сероводородом в присутствии воды и электролита. Прибор МТ-2М состоит из следующих блоков: реактор для получения H₂S, вакуумная система, измерительная ячейка (камера) с узлом трения "стальной стержень-кольцо" и измерительная аппаратура. Узел трения помещен в герметичную камеру, заполненную испытуемым маслом, насыщенным 0,5-0,6% H₂S и 5% водного раствора хлорида Na. Определение коррозионно-механического износа может производиться при переменной нагрузке 0-50 H за 25 мин или при переменном времени 0-20 мин при постоянной нагрузке. Прибор и методика подробно описаны в журнале (Химия и технология топлив и масел, N 6, 1993 г., с. 31-32).

Ниже даны примеры реализации изобретения.

Пример 1
Для приготовления смазочного масла с улучшенными противоизносными свойствами в качестве базовых масел использовали товарные масла Тп-22с, КС-19, Кп-8с и МС-20. Смешение масел с присадками производилось в колбе емкостью 0,1 л, заполненной 50 г масла, снабженной магнитной мешалкой и подогревом. Масло предварительно нагревали до 50 и 60^oC в течение 5 мин, затем в него добавляли 0,15 г (0,3%) ДААПН, перемешивали 2 мин, добавляли 0,1 5 г (0,3%) ДТФМ и окончательно перемешивали 2 мин. Контроль растворимости присадок осуществляли визуально, а также отбором 2-3 моль/л проб масла и определением оптической плотности на ФЭК.

Пример 2
По методике, описанной в примере 1, приготавливают образцы масел, которые испытывают на машине трения МТ-2М в присутствии H₂S, H₂O и электролита NaCl. Результаты испытаний приведены в таблице 1. Из таблицы видно, что с помощью ДААПН и при оптимальной концентрации 0,6% удается снизить износ металла в присутствии коррозионно-агрессивных примесей на 32% (образец 3). ДТФМ в концентрации 0,6% позволяет снизить износ на 44% (образец 5). Пакет стандартных присадок (антиокислитель, антиржавейная присадка, деэмульгатор, антипенная присадка) практически не влияют на износ (образцы 2, 10-13). В то же время композиции присадок ДААПН+ДТФМ в различных соотношениях (от 1:11 до 11: 1) значительно снижают износ, причем эти композиции эффективнее, чем каждая из присадок по отдельности. Улучшение противоизносных свойств достигло 53-66% (образцы 8-13). Следовательно, имеет место явление синергизма при оптимальном соотношении присадок ДААПН и ДТФМ, вызванное их межмолекулярным взаимодействием.

Использование: в области смазочных масел, применяемых в качестве смазочных и уплотнительных жидкостей в газоперекачивающих агрегатах. Состав содержит, мас. %: диалкиламинопропионитрил 0,05-0,55; дитиофосфат молибдена 0,05-0,55, углеводородная основа - остальное. Масло может содержать антиокислитель в количестве 0,4-0,6 мас.% и/или деэмульгатор в количестве 0,01-0,03 мас. % и 0,001-0,005 мас.% Технический результат: снижение коррозионно-механического износа стали в присутствии агрессивных примесей в 1,9-3 раза повышение работоспособности узлов трения компрессора. 9 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Смазочное масло на углеводородной основе, содержащее диалкиламинопропионитрил, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит дитиофосфат молибдена при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Диалкиламинопропионитрил - 0,05 - 0,55
Дитиофосфат молибдена - 0,05 - 0,55
Углеводородная основа - Остальное
2. Смазочное масло по п.1, отличающееся тем, что в качестве дитиофосфата молибдена содержит дитиофосфат молибдена общей формулы

в которой R - углеводородные радикалы C₄ - C₅. 3. Смазочное масло по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит антиокислитель в количестве 0,4 - 0,6 мас.%. 4. Смазочное масло по п.3, отличающееся тем, что в качестве антиокислителя оно содержит 2,6-дитрет-бутил-4-метилфенол или диалкилдитиофосфат цинка или диалкилдитиофосфат бария или продукт конденсации формальдегида и О-трет-бутил-пара-крезола. 5. Смазочное масло по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что дополнительно содержит деэмульгатор в количестве 0,01 - 0,03 мас.%. 6. Смазочное масло по п.5, отличающееся тем, что в качестве деэмульгатора оно содержит гликолевый эфир на основе этилендиамина. 7. Смазочное масло по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что дополнительно содержит антиржавейную присадку в количестве 0,01 - 0,03 мас.%. 8. Смазочное масло по п.7, отличающееся тем, что в качестве антиржавейной присадки оно содержит кислые эфиры алкенилянтарной кислоты. 9. Смазочное масло по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит антипенную присадку в количестве 0,001 - 0,005 мас.%. 10. Смазочное масло по пп.1 и 9, отличающееся тем, что в качестве антипенной присадки оно содержит полиметилсилоксан.