РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГАЗОПРОВОДОВ Российский патент 2006 года по МПК C10M159/04 C10M107/50 C10M101/02 C10N40/08 

Изобретение относится к рабочим жидкостям для запорной арматуры газовых магистралей.

Рабочие жидкости, используемые в качестве среды гидравлической системы запорной арматуры, эксплуатируются в сложных условиях, в связи с чем к ним предъявляются жесткие требования: жидкости должны быть стабильны в течение всего срока эксплуатации и хранения, сохранять работоспособность в интервале температур от минус 90°С до плюс 80°С, при охлаждении не должны кристаллизоваться и быть инертны по отношению к материалам конструкции системы, обладать хорошими смазывающими свойствами, не проявлять токсического воздействия на окружающую среду.

В последние годы широкое применение в нефтегазовой отрасли получили рабочие жидкости для гидравлической системы газопроводов на основе композиции кремнийорганических жидкостей и нефтяных фракций. Эти жидкости проявили ряд новых ценных свойств.

Известна рабочая жидкость для гидравлической системы газопроводов, содержащая полиметилсилоксановую жидкость (ПМС) линейного или разветвленного строения с вязкостью 18-55 мм²/с, и фракцию тяжелой нефти с температурой кипения 180-315°С (Пат. РФ №2079523, кл. C 08 L 83/04, 2002 г.). Жидкость включает указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

Полиметилсилоксановая жидкость40-60Фракция тяжелой нефти40-60

Жидкость обладает хорошими техническими характеристиками. Однако практическая эксплуатация рабочей жидкости выявила ряд ее недостатков. К недостаткам жидкости относятся появление кристаллической фазы при воздействии более 20 часов низких температур (минус 70°С), причем в ряде случаев происходит некоторое закисление продукта (рН падает до 4,5-5), низкий ресурс работы гидропривода кранов запорной арматуры не более 160-200 циклов переключений автоматического управления с одной заправки.

Наиболее близкой к предложенной и принятой нами в качестве прототипа является рабочая жидкость для гидравлической системы газопроводов, содержащая полиметилсилоксановую жидкость линейного или разветвленного строения с вязкостью ее 20-50 мм /с, фракцию нефти с температурой кипения 165-315°С и органическую добавку - ω,ω -гексаметил-(2,6-дитретбутил-4-метилфенокси)олигодиметилсилоксан (патент РФ 2184770, 2002). Жидкость включает указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

Полиметилсилоксановая жидкость40-60Присадка0,5-3Фракция нефтиДо 100

Рабочая жидкость обладает высокими техническими характеристиками. Она имеет хорошие вязкостно-температурные свойства, низкую растворяющую способность конденсата, более высокую сжимаемость. Указанная рабочая жидкость повышает стабильность системы, при низких температурах (минус 70°С) не проявляет кристаллической фазы, в ней не наблюдается закисления продукта при длительной эксплуатации (не менее 6 месяцев работы с периодическим воздействием низких температур); обеспечивает ресурс работы гидропривода кранов запорной арматуры 180-210 циклов переключений с одной заправки жидкостью и быстродействие в течение 8-10 секунд.

Однако при современных технологиях добычи и транспортировки газа к рабочим жидкостям для гидравлической системы газопроводов предъявляются дополнительные повышенные требования. Они должны противостоять вспениванию конденсата, который сопровождает газовые потоки, что приводит к непроизводительному использованию технологического оборудования, нарушает технологический процесс в целом, они должны также обеспечивать более высокий ресурс работы гидропривода кранов запорной арматуры. Эти требования рабочая жидкость не выполняет.

Задачей изобретения является повышение стабильности и ресурса работы запорной арматуры газовых магистралей при температурах от минус 90°С до плюс 80°С, обеспечение высокой стойкости жидкости к компонентам газового конденсата, обеспечение способности подавлять вспенивание в системе при соответствии всех прочих параметров техническим требованиям.

Для решения поставленной задачи в качестве рабочей жидкости для гидравлической системы газопроводов предложена композиция, включающая полиметилсилоксановую жидкость линейного или разветвленного строения, фракцию нефти с температурой кипения 165-315°С и органическую добавку, в качестве которой согласно изобретению она содержит высококипящую фракцию нефти с температурой кипения 320-352°С, взятых при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиметилсилоксановая жидкость40-60Органическая добавка - высококипящая фракция нефти с температурой кипения 320-352°С8-10Фракция нефти с температурой кипения 165-315°СОстальное до 100

Характеристика компонентов рабочей жидкости

Физико-химические показатели:

1. Полиметилсилоксановая жидкость (линейной или разветвленной структуры)

Значение вязкости - 18-55 мм²/с при 20°С

Плотность жидкости - 0,96-0,98 г/см при 20°С

Температура застывания - минус 60°С не застывает

Температура кипения при остаточном давлении 1-3 мм рт.ст. - не выше 250°С

Жидкость инертна по отношению к конструкционным материалам гидравлической системы запорной арматуры.

2. Фракция нефти, выкипающая в интервале температур 165-315°С

Значение вязкости - 8,2 мм²/с при 20°С.

3. Высококипящая фракция нефти с температурой кипения 320-352°С.

Состав и результаты испытаний предложенной композиции представлены в примере и таблицах 1 и 2. Примеры 1-5 выполнены при значениях компонентов предложенной композиции в рамках заявляемого интервала, примеры 6-7 выполнены при значении компонентов, выходящих за пределы предложенного интервала, пример 8 выполнен по прототипу.

Пример 1

В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, капельной воронкой и термометром, загружают взвешенное количество (50,0 г) полиметилсилоксановой жидкости ПМС-20, включают обогрев и мешалку. Из капельной воронки подают определенное количество (50,0 г) смеси - фракцию нефти с температурой кипения 165-315°С (41,0 г) и органическую добавку - высококипящую фракцию нефти с температурой кипения 320-352°С в количестве 9,0 г. Смесь нагревают при температуре 50-60°С в течение 1 часа при перемешивании. После охлаждения полученный продукт анализируют по физико-химическим показателям.

Примеры 2-7 проводят аналогично примеру 1. Данные по физико-химическим свойствам приведены в таблицах 1 и 2.

Использование в композиции органической добавки - высококипящей фракции нефти с температурой кипения 320-352°С в сочетании с полиметилсилоксановой жидкостью и фракцией нефти с температурой кипения 165-315°С - придает смеси высокие смазывающие свойства. В жидкости предложенного состава не проявляется кристаллическая фаза при низких температурах (ниже минус 90°С), не наблюдается закисления продукта при длительной эксплуатации и не происходит коррозии металлических поверхностей пластин. Жидкость обладает способностью гасить пену в системе за 4-6 мин при 24°С, что не наблюдалось ранее.

Указанные свойства рабочей жидкости обеспечивают ресурс работы кранов запорной арматуры более 250 циклов переключений крана с одной заправки жидкостью, быстродействие на уровне 10 секунд. Время оседания пены в системе за 4-6 мин при 24°С.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемая рабочая жидкость обладает совокупностью всех требуемых свойств, при этом имеет более низкую температуру застывания и проявляет качество пеногашения конденсата, сопровождающего потоки газа, ранее не наблюдавшееся.

Таблица 1Физико-химические свойства рабочей жидкости№ п/пСостав, мас.%Вязкость ПМС при 20°С, мм²/сСтроение ПМС *)Значение вязкости, мм²/сТ вспышки в открытом тигле, °СТ застывания, °С, минусКислотное число, мг КОН/ г жидкостиПМСФракция нефти с T_кип. 165-315°CФракция нефти с T_кип. 320-352°Спри т-ре минус 50°Спри т-ре 20°Спри т-ре 50°С15041918Л1529,04,181760,16240501055Л1657,64,082760,18340501018Р1657,94,582930,1746032840Р14510,04,084910,1855041930Л1609,54,683760,18661281118Л1399,54,286700,1673954718Л1637,74,586700,19840582**)18Л1167,84,282720,2*) ПМС линейного (Л) или разветвленного (Р) строения
**) Присадка по прототипу

Таблица 2Эксплуатационные характеристики рабочей жидкости№ п/пПримеры №№Смазывающая способность, диаметр пятна износа, ммБыстродействие (продолжительность переключений), секРесурс работы системы запорной арматуры (количество циклов)Пеногасящая способностьОбъем пены при 24°С, см³Время оседания пены при 24°С, мин110,469250704,0220,428250764,0330,428250805,2440,4710250645,0550,429250766.0660,4511210848,0770,4412216869,088***)0,431018210026,0***) По прототипу

Изобретение относится к рабочим жидкостям для гидравлических систем, в том числе для гидравлических систем запорной арматуры газовых магистралей. Сущность: жидкость содержит в мас.%: полиметилсилоксановая жидкость 40-60; органическая добавка - высококипящая фракция нефти с температурой кипения 320-352°С 8-10; фракция нефти с температурой кипения 165-315°С; остальное - до 100. Технический результат - повышение ресурса работы запорной аппаратуры до 250 циклов переключений с одной заправки жидкостью, улучшение низкотемпературных свойств и способности гасить пену в системе. 2 табл.

Рабочая жидкость для гидравлической системы газопроводов, содержащая полиметилсилоксановую жидкость линейного или разветвленного строения, фракцию нефти с температурой кипения 165-315°С и органическую добавку, отличающаяся тем, что в качестве органической добавки она содержит высококипящую фракцию нефти с температурой кипения 320-352°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиметилсилоксановая жидкость40-60Органическая добавка - высококипящая фракция нефти с температурой кипения 320-352°С8-10Фракция нефти с температурой кипения 165-315°СОстальное до 100.