СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПАКЕТА ПРИСАДОК К МОТОРНЫМ МАСЛАМ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ПАКЕТ ПРИСАДОК "ЛУКОЙЛ", ПОЛУЧЕННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ Российский патент 2003 года по МПК C10M177/00 C10M163/00 C10M163/00 C10M159/20 C10M133/16 C10M137/10 C10M129/10 C10N40/25 

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к способу приготовления пакета присадок к моторным маслам для двигателей внутреннего сгорания и пакету присадок "ЛУКОЙЛ", полученному этим способом, и может быть использовано для производства моторных масел для автотракторной техники групп Д1/Г2 и Д (типа SF/CC и типа CD/SF по классификации API).

Практикой применения смазочных материалов установлено, что отдельные виды присадок не могут обеспечить получения высококачественных моторных масел, удовлетворяющих требованиям современных двигателей. Поэтому улучшить в достаточной степени эксплуатационные свойства моторных масел возможно лишь путем компаундирования присадок различного типа. Поэтому с учетом функционального действия различных присадок, а также их синергизма и антагонизма промышленность начала вырабатывать пакеты присадок, включающие две и более присадки. Известен пакет присадок к моторным маслам для двигателей внутреннего сгорания, содержащий в мас.%: сульфонат кальция 30-45, осерненный фенат кальция со щелочностью 140-250 мг KOH/г - 32-50, осерненный алкилфенол с алкилом C₉-C₁₂ - 6-10, цинковую соль эфиров дитиофосфорной кислоты - до 100 [RU 2075504 С1, опубл. 20.03.1997, кл. С 10 М 135/30]. Пакет присадок согласно известному решению готовят путем смешения компонентов при повышенной температуре и постоянном перемешивании, при этом порядок введения присадок не регламентирован.

Известен также способ приготовления пакета присадок к моторным маслам для двигателей внутреннего сгорания путем смешения минерального масла-разбавителя с присадками различного типа при нагревании и перемешивании [US 4981603 А, опубл. 01.01.1991, кл. С 10 М 135/10]. Согласно этому известному способу в качестве присадок используют высокощелочную магниевую соль, выбранную из группы, включающей сульфонат, фенат, салицилат, предпочтительно сульфонат магния, и борсодержащий или несодержащий бора сукцинимид и при приготовлении пакета присадок вначале все указанные присадки смешивают с маслом-разбавителем, затем полученную смесь нагревают до 150-380^oF (68,6-193,3^oC) и выдерживают при перемешивании от 5 до 25 ч.

Ближайшим известным решением аналогичной задачи по технической сущности и достигаемому эффекту является способ приготовления пакета присадок к моторным маслам для двигателей внутреннего сгорания и пакет присадок "ЛУКОЙЛ", полученный этим известным способом [RU 2147030 С1, опубл. 27.03.2000, С 10 М 159/24] . Согласно известному способу приготовления пакета присадок, в качестве которых используют высокощелочной сульфонат кальция, высокощелочной фенат кальция, полиалкенилсукцинимид, диалкилдитиофосфат цинка и при необходимости беззольный фенольный антиоксидант, осуществляют путем введения в масло-разбавитель при температуре 40-75^oС и перемешивании вначале высокощелочного сульфоната кальция и высокощелочного фената кальция, затем последовательно полиалкенилсукцинимида и диалкилдитиофосфата цинка, перемешивания смеси при 40-75^oС в течение 0,5-1 ч, в последующем при необходимости добавляют беззольный фенольный антиоксидант в количестве не более 10 мас.%. Пакет присадок "ЛУКОЙЛ", полученный вышеописанным способом, имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:
Высокощелочной сульфонат кальция - 10-22
Высокощелочной фенат кальция - 20-33
Полиалкенилсукцинимид - 17-30
Диалкилдитиофосфат цинка - 15-30
Минеральное масло-разбавитель - Остальное
при этом полиалкенилсукцинимид и диалкилдитиофосфат цинка содержатся в массовом соотношении, обеспечивающем атомное отношение азота к цинку не более 1, предпочтительно 0,2-0,6. Пакет присадок дополнительно содержит беззольный фенольный антиоксидант в количестве не более 10 мас.%.

Известный способ обеспечивает получение пакета присадок к моторным маслам, обладающих высокими эксплуатационными свойствами.

Задачей настоящего изобретения является создание пакета присадок к моторным маслам для двигателей внутреннего сгорания и разработка способа его приготовления, использование которого обеспечит повышение эксплуатационных свойств моторных масел за счет улучшения моющедиспергирующих, антиокислительных и других свойств.

Для решения поставленной задачи предложен настоящий способ приготовления пакета присадок путем смешивания минерального масла-разбавителя, используемого в виде двух равных порций, с присадками - высокощелочным сульфонатом кальция, высокощелочным фенатом кальция, полиалкенилсукцинимидом, диалкилдитиофосфатом цинка и беззольным фенольным антиоксидантом, при температуре 40-75^oС и перемешивании, при этом вначале в первую порцию масла-разбавителя при 40-75^oС и перемешивании вводят последовательно высокощелочной фенат кальция, полиалкенилсукцинимид и диалкилдитиофосфат цинка, смесь перемешивают в течение 1 часа, затем в полученную смесь добавляют вторую порцию масла-разбавителя, высокощелочной сульфонат кальция и беззольный фенольный антиоксидант, с последующим перемешиванием смеси при 40-75^oС в течение 1 часа.

Полученный настоящим способом пакет присадок "ЛУКОЙЛ" к моторным маслам для двигателей внутреннего сгорания содержит высокощелочной фенат кальция, высокощелочной сульфонат кальция, полиалкенилсукцинимид, диалкилдитиофосфат цинка, беззольный фенольный антиоксидант и минеральное масло-разбавитель при следующем массовом соотношении компонентов, мас.%:
Высокощелочной фенат кальция - 10-30
Полиалкенилсукцинимид - 20-40
Диалкилдитиофосфат цинка - 20-30
Высокощелочной сульфонат кальция - 10-15
Беззольный фенольный антиоксидант - 5-7
Минеральное масло-разбавитель - Остальное
при этом массовое соотношение последних двух присадок - (2-2,2):1; массовое соотношение полиалкенилсукцинимида и диалкилдитиофосфата цинка обеспечивает атомное отношение азота к цинку не более 1, предпочтительно 0,35-0,9.

Проведенные авторами исследования показали, что эксплуатационные свойства масел, получаемых с использованием пакета присадок, зависят не только от качества базового масла и набора присадок в пакете, но и от способа его получения, в частности последовательности внесения и соотношения присадок в пакете. Это связано с наличием синергизма или антагонизма между отдельными присадками, входящими в пакет присадок.

Так, высокощелочной сульфонат кальция и беззольный фенольный антиоксидант, входящие в состав пакета присадок, обладают ярко выраженной склонностью к взаимодействию, в результате чего образуются продукты, обеспечивающие повышение нейтрализующих свойств пакета присадок.

Для получения вышеуказанного эффекта необходимо соблюдать определенный порядок введения компонентов (присадок) при приготовлении пакета присадок. Первоначально в масло-разбавитель последовательно вводят высокощелочной фенат кальция, полиалкенилсукцинимид и диалкилдитиофосфат цинка, затем тщательно перемешивают эту смесь и лишь потом вводят вторую порцию масла-разбавителя, высокощелочной сульфонат кальция и беззольный фенольный антиоксидант и вновь перемешивают все компоненты пакета присадок. Такая последовательность введения присадок обеспечивает взаимодействие полиалкенилсукцинимида с диалкилдитиофосфатом цинка, исключает влияние на этот процесс высокощелочного сульфоната кальция и вместе с тем обеспечивает возможность непосредственного взаимодействия последнего с беззольным фенольным антиоксидантом, чему уже не могут помешать полиалкенилсукцинимид и диалкилдитиофосфат цинка.

Эффективность продуктов взаимодействия алкенилсукцинимида и диалкилдитиофосфата цинка на солюбилизирующую способность и антиокислительные свойства масла в большой степени зависят от их соотношения в смеси (оценивается атомным отношением азота к цинку, которое не должно превышать 1,0).

О влиянии взаимодействия между высокощелочным сульфонатом кальция и беззольным фенольным антиоксидантом на нейтрализующую способность масла свидетельствуют данные, приведенные в табл. 1, из которых следует, что щелочное число масла в результате взаимодействия вышеупомянутых присадок превышает сумму значений соответствующего показателя компонентов этой смеси.

Применительно к пакетам присадок ЛУКОЙЛ 8241 и ЛУКОЙЛ 8241А, предназначенным для моторных масел типа SF/CC и CD/SF по API (в концентрации 6,8 и 8 мас.% соответственно), массовое соотношение высокощелочного сульфоната кальция и беззольного фенольного антиоксиданта составляет (2-2,2):1.

Присадки, входящие в пакет присадок согласно изобретению, имеют следующие характеристики.

Высокощелочной фенат кальция (отечественный или импортный продукт фирм "Шеврон", "Адибис", "Лубризол" и других, марок OLOA 219, ADX 402, LZ 6499) представляет собой кальциевую соль осерненного алкилфенола, имеет щелочность 202-260 мг КОН/г, содержание кальция 8,0-10,0 мас.%, активного вещества 40-50 мас.%.

Полиалкенилсукцинимид (отечественный или импортный продукт фирм "Шеврон", "Адибис", "Лубризол" и других, марок OLOA 1200, LZ 894, С-5А) имеет щелочность более 20 мг КОН/г, содержание азота 1,7-2,4 мас.%.

Диалкил(С₄-С₈)дитиофосфат цинка (отечественный или импортный продукт фирм "Шеврон", "Лубризол" и других, марок ДФ-11, OLOA 267, LZ 1395) с содержанием цинка 5,0-5,6 мас.%.

Высокощелочной сульфонат кальция (отечественный или импортный продукт фирм "Лубризол", "Шеврон", "Миксойл" и других, марок LZ 58, MX 3245, Раrаnох 26 и др.) представляет собой кальциевую соль алкилбензолсульфокислот, имеет щелочность не менее 280-320 мг КОН/г, содержит кальция не менее 11,0-13,0 мас.%, активного вещества 25-30 мас.%.

Беззольный антиоксидант фенольного типа (отечественный или импортный продукт фирм "Этил", "СИБА" и других, марок НГ-2246, Ethyl 702, Irganox L135 и др.).

Нижеследующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение.

Пример 1. В смеситель загружают 5 г (50% от расчетного количества) масла-разбавителя - дистиллятного компонента II вакуумного погона, нагревают до температуры 60^oС и последовательно при перемешивании загружают 92 г высокощелочного фената кальция и 147 г полиалкенилсукцинимида, перемешивание продолжают в течение 1 часа. Затем при перемешивании при той же температуре подают 139,5 г диалкилдитиофосфата цинка. Смесь перемешивают в течение 1 часа. В полученную смесь вводят вторую порцию - 5 г масла-разбавителя, 73,5 г высокощелочного сульфоната кальция и 37 г беззольного антиоксиданта. Полученную смесь перемешивают при температуре 60^oС в течение 1 часа. Получают 500 г пакета присадок.

Характеристики пакетов присадок ЛУКОЙЛ 8241 и ЛУКОЙЛ 8241А приведены в табл.2.

В табл. 3 помещены результаты оценки антиокислительных свойств масел, приготовленных с пакетами ЛУКОЙЛ 8241 и ЛУКОЙЛ 8241А и товарных масел, содержащих импортные пакеты (компаний "Лубризол" и "Шелл"). Как видно из табл.3, при использовании пакетов присадок "ЛУКОЙЛ", полученных настоящим способом, и импортных пакетов достигается практически одинаковый уровень свойств.

Наряду с этим масла, полученные с использованием пакетов присадок "ЛУКОЙЛ", были также испытаны на тракторном дизеле Д-245 для оценки их моющих свойств. Из данных, представленных в табл.4, видно, что универсальные загущенные моторные масла с пакетами присадок ЛУКОЙЛ 8241 и ЛУКОЙЛ 8241А, полученными согласно изобретению, обладают высокими моющими свойствами, более высокими, чем с пакетами присадок ЛУКОЙЛ 8141 и ЛУКОЙЛ 8141А, полученными способом согласно ближайшему известному решению, и по этому показателю соответствуют существующим нормам для масел групп Г и Д соответственно.

Вышеуказанные пакеты позволяют получать универсальные загущенные масла типа SF/CC и CD/SF, которые, наряду с использованием в дизельных двигателях, можно применять в бензиновых двигателях, что хорошо иллюстрируется данными испытания масла SAE 15W-30 (SF/CC) на двигателе ВАЗ 2106 и установке НАМИ-1м, представленными в табл.5.

Использование: в области нефтепереработки для производства моторных масел типа SF/CC и CD/SF по классификации АРI. Сущность: пакет присадок готовят путем последовательного введения в первую порцию масла-разбавителя при 40-75^oС и перемешивания высокощелочного фената кальция, полиалкенилсукцинимида и диалкилдитиофосфата цинка с последующим добавлением второй порции масла-разбавителя, высокощелочного сульфоната кальция и беззольного фенольного антиоксиданта. Пакет присадок, полученный настоящим способом, содержит, мас. %: высокощелочной фенат кальция 10-30, полиалкенилсукцинимид 20-40, диалкилдитиофосфат цинка 20-30, высокощелочной сульфонат кальция 10-15, беззольный фенольный антиоксидант 5-7, минеральное масло-разбавитель - остальное, причем массовое соотношение полиалкенилсукцинимида и диалкилдитиофосфата цинка в пакете должно обеспечивать атомное отношение азота к цинку 0,35-0,9, массовое соотношение высокощелочного сульфоната кальция и беззольного фенольного антиоксиданта составляет 2-2,2:1. Технический результат - повышение эксплуатационных свойств моторных масел. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 5 табл.

1. Способ приготовления пакета присадок к моторным маслам для двигателей внутреннего сгорания путем смешения минерального масла-разбавителя с присадками, в качестве которых используют высокощелочной сульфонат кальция, высокощелочной фенат кальция, полиалкенилсукцинимид, диалкилдитиофосфат цинка и беззольный фенольный антиоксидант при температуре 40-75^oС и перемешивании, отличающийся тем, что масло-разбавитель используют в виде двух равных порций и вначале в первую порцию при 40-75^oС и перемешивании вводят последовательно высокощелочной фенат кальция, полиалкенилсукцинимид и диалкилдитиофосфат цинка, смесь перемешивают в течение 1 ч, затем в полученную смесь добавляют вторую порцию масла-разбавителя, высокощелочной сульфонат кальция и беззольный фенольный антиоксидант, с последующим перемешиванием смеси при 40-75^oС в течение 1 ч. 2. Пакет присадок к моторным маслам для двигателей внутреннего сгорания, содержащий высокощелочной сульфонат кальция, высокощелочной фенат кальция, полиалкенилсукцинимид, диалкилдитиофосфат цинка и беззольный фенольный антиоксидант и минеральное масло-разбавитель, отличающийся тем, что он получен способом по п. 1. 3. Пакет присадок по п. 2, отличающийся тем, что имеет следующее соотношение компонентов в пакете, мас. %:
Высокощелочной фенат кальция - 10-30
Полиалкенилсукцинимид - 20-40
Диалкилдитиофосфат цинка - 20-30
Высокощелочной сульфонат кальция - 10-15
Беззольный фенольный антиоксидант - 5-7
Минеральное масло-разбавитель - Остальное
при этом массовое соотношение высокощелочного сульфоната кальция к беззольному фенольному антиоксиданту составляет 2-2,2: 1 и массовое соотношение полиалкенилсукцинимида и диалкилдитиофосфата цинка обеспечивает атомное отношение азота к цинку не более 1, предпочтительно 0,35-0,9.