ТУРБИННОЕ МАСЛО Российский патент 2012 года по МПК C10M141/12 C10M129/10 C10M129/76 C10M133/44 C10M145/24 C10M149/04 C10M159/12 C10N40/12 

Изобретение относится к составам турбинных масел, применяемым в маслосистемах для смазки газовых, паровых гидротурбин, турбокомпрессоров, в качестве гидравлической жидкости в системах регулирования этих агрегатов.

Известно турбинное масло (US №3785975, 1974), содержащее антиоксидант 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол и антиржавейную присадку.

Известно турбинное масло (SU №288213, 1970) состава, мас.%: полисилоксановая жидкость ПМС-200А - до 0,005, кислый эфир пентадецилянтарной кислоты - до 0,02, дипроксамин-157 - до 0,01, ионол - до 1,00, нефтяная основа - до 100.

Известно турбинное масло (SU №810768, 1981) состава, мас.%: 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол - 0,2-1,0, хинизарин - 0,01-0,05, кислый эфир алкенилянтарной кислоты - 0,02-0,1, полиоксипропиленгликолевый эфир этилендиамина или пропиленгликоля или алкилфенола - 0,02-0,2, полиметилсилоксан - 0,003-0,005, нефтяное масло - до 100.

Известно турбинное масло (RU №2058376, 1996) следующего состава, мас.%: 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол - 0,2-1,0, кислый эфир пента-децилянтарной кислоты - 0,01-0,1, 1-(диэтиламинометил)бензотриазол - 0,01-0,2, минеральное масло - до 100. Масло может содержать азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена в количестве 0,01-0,05 мас.%.

Известно турбинное масло (RU №2144943, 2000) следующего состава, мас.%: кислый эфир алкенилянтарной кислоты - 0,01-0,03, 1-(диэтиламинометил)бензотриазол - 0,01-0,1, 2,6-ди-трет-бутил-4 метилфенол - до 1,0,3,3^/,5,5^/-тетра-трет-бутил-4,4^/-диоксидифенилметан - 0,1-2,0, минеральное масло - до 100. Масло может содержать деэмульгирующую присадку Дипроксамин-157 - азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена в количестве 0,01-0,07 мас.%, а для улучшения антипенных свойств в условиях эксплуатации может содержать полиметилсилоксан (ПМС-200А) в количестве 0,003-0,005 мас.%.

Недостатки вышеописанных масел заключаются в невысокой стабильности против окисления, недостаточной смазочной способности и неудовлетворительных деаэрационных свойствах.

Наиболее близким к предложенному маслу является турбинное масло Тп-22с (марка 1) по ТУ 38.101821-2001 (RU №2114157, 1998 г) следующего состава, мас.%: агидол-1 (Ионол) - 0,2-0,8, кислый эфир алкенилянтарной кислоты (присадка В 15/41) - 0,01-0,05, азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена (Дипроксамин-157) - 0,01-0,03, алкилтолуолалкиламинотриазол (Irgamet 39) - 0,005-0,1, нефтяное масло - до 100.

Недостатками данного турбинного масла являются как неудовлетворительные антиокислительные и противоизносные свойства, так и высокая эмульгирующая способность.

Задача изобретения заключается в улучшении свойств турбинного масла.

Поставленная задача достигается созданием турбинного масла на основе нефтяного масла с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм²/с, содержащего 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, кислый эфир алкенилянтарной кислоты, азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена, алкилтолуолалкиламинотриазол, которое согласно изобретению дополнительно содержит 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат, продукт конденсации олеиновой кислоты с боратом диэтаноламина и гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена при следующем соотношении компонентов, мас.%:

2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол - 0,8-1,0; кислый эфир алкенилянтарной кислоты - 0,01-0,03; азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена - 0,01-0,07; алкилтолуолалкиламинотриазол - 0,01-0,05; 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат - 0,1-0,5; продукт конденсации олеиновой   кислоты с боратом диэтаноламина - 0,1-0,2; гидроксилсодержащий сополимер   оксидов этилена и пропилена - 0,01-0,10; нефтяное масло с кинематической   вязкостью при 50°C 20-23 мм²/с - до 100.

Достигаемый при этом технический результат заключается в улучшении деэмульгирующих, антиокислительных и антифрикционных свойств турбинного 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°C, кристаллизации 69°C;

- 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 ТУ6-14-614-76, 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°C 70-90 мм²/с, n_d ²⁰ 1,503-1,513, плотность при 20°C 940-960 кг/м³;

- 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилата (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;

- продукт конденсации олеиновой кислоты с боратом диэтаноламина - продукт (Телаз) с молекулярной массой (криоскопия) 380, содержанием, мас.%: С - 67,3, Н - 10,7, N - 3,6, В - 2,0, остальное - кислород, аминным числом - 46 мг HCl/г. Для получения продукта конденсации в реакционный сосуд, оборудованный мешалкой и термометром, загружают 400 г (1,4 М) олеиновой кислоты, 315 г (3,0 М) диэтаноламина и 62 г (1,0 М) борной кислоты. Температура повышается до 200-220°C. Реакционную массу перемешивают до прекращения выделения воды. В 200 г полученного продукта добавляют 5 г 1,2,3-бензотриазола при 140°C, смесь перемешивают до получения прозрачного раствора. Полученный продукт с аминным числом 46 мг HCl/г проверяют на растворимость в минеральном масле;

- гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена - неионогенный ПАВ - Нефтенол БС марка Б-1 с плотностью при 20°C 1030-1040 кг/м, температурой помутнения 2% раствора в дистиллированной воде 39-44°C, гидроксильным числом 71,0-75,0 мг КОН/г, вязкостью кинематической при 40°C 200,00-240,00 мм²/с.

Описываемое турбинное масло готовят смешением при 20-40°C нефтяного масла с кинематической вязкостью при 50°C 20-23 мм²/с композицией присадок, взятых в указанных выше концентрациях.

Готовят образцы масел по примерам 1-11 (таблица 1) и подвергают их 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.

Составы турбинных масел и результаты сравнительных испытаний представлены в таблицах 1, 2. На основании полученных результатов испытаний выбраны оптимальные интервалы концентраций присадок в композиции.

Из таблицы 2 следует, что время деэмульсации для турбинного масла Тп-22 с (марка 1) составляет 120 с, а для образцов турбинного масла согласно примерам 2-5 (таблица 1 и 2) время деэмульсации сокращается до 40 с, т.е. уменьшается в 3,0 раза. Турбинное масло с описываемой композицией присадок имеет более высокие антиокислительные и антифрикционные свойства. Так, при окислении по ГОСТ 981 показатели турбинного масла - кислотное число снижается, фактически отсутствует осадок и не выделяются летучие кислоты. Смазывающие свойства турбинного масла также улучшаются.

Определяют также время деаэрации, с по ГОСТ 12068, коррозию на стальных пластинах, г/м² по СО 34.43.204-01, температуру застывания (Т_з) по ГОСТ 20287, смазочную способность по ГОСТ 9490 - диаметр пятна износа, мм при нагрузке 196 Н и плотность при 15°C, кг/м³ по ГОСТ 51069. Так, для турбинного масла состава по примеру 3 в сравнении с известным маслом Тп-22 с (марка 1) время деаэрации снижается с 280 с до 90 с, т.е. в 3,1 раза, коррозия на стальных пластинах (также, как и для известного масла) отсутствует, температура застывания не изменяется и составляет минус 22°C, диаметр пятна износа снижается в 1,2 раза, плотность не изменяется и составляет 874 кг/м³.

Эффект от введения композиции присадок - повышение деэмульгирующей, антиокислительной стабильности и смазывающей способности турбинного масла - синергетический и наблюдается только при определенных концентрациях присадок.

Турбинное масло, содержащее указанные компоненты в количествах, выходящих за рамки оговоренных концентраций, не обладает необходимыми качественными характеристиками.

Нижний предел концентраций присадок 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилата (Irganox L 135), продукта конденсации олеиновой кислоты с боратом диэтаноламина и гидроксилсодержащего сополимера оксидов этилена и пропилена определяется возможностью достижения минимального времени деэмульсации - 40 с, максимальной окислительной стабильности - кислотное число изменяется минимально, практически не образуется осадок и не выделяются летучие кислоты при окислении, а также снижается диаметр пятна износа с 1,99 до 0,39 мм. Верхний предел определяется деэмульгирующими, антиокислительными и смазывающими свойствами турбинного масла, которые практически не изменяются при дальнейшем увеличении концентраций присадок.

Получаемый технический эффект - улучшение деэмульгирующих свойств турбинного масла уменьшает его потери с сепарируемым водным конденсатом, повышение антиокислительных свойств приводит к увеличению срока службы турбинного масла, повышение антифрикционных свойств турбинного масла снижает износ деталей оборудования. Повышение эксплуатационных свойств турбинного масла снижает затраты при эксплуатации оборудования.

Таблица 1
Состав турбинного масла № п/п Наименование компонентов Состав, мас.% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Известное турбинное масло Тп-22с марка 1 1. 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол (присадка Ионол) 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,8 2. Кислый эфир алкенилянтарной кислоты (присадка В_15/41) 0,009 0,01 0,02 0,03 0,04 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 3. Азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена (присадка Дипроксамин 157) 0,009 0,01 0,04 0,07 0,08 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,03 4. Алкилтолуолалкиламинотриазол (присадка Irgament 39) 0,009 0,01 0,03 0,05 0,06 0,03 0,03 0,03 0,03 0,08 0,10 0,05 5. 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат (присадка Irganox L135) 0,08 0,10 0,20 0,50 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 1,00 1,10 - 6. Продукт конденсации олеиновой к-ты с боратом диэтаноламина (присадка Телаз) 0,09 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,60 - 7. Гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена (присадка Нефтенол БС) 0,009 0,01 0,05 0,1 0,15 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 - 8. Нефтяное масло с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 сст До 100,00

Таблица 2
Показатели турбинного масла № п/п Показатели Значения по примерам (таблица 1) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Известное турбинное масло Тп-22с марка 1 1. Стабильность против окисления при 150°С, 16 ч и расходе кислорода 3 дм³/ч:                           - массовая доля осадка, мас.% 0,007 0,001 0,001 0,001 0,001 0,006 0,006 0,006 0,007 0,007 0,007 0,007   - кислотное число, мг КОН/г 0,12 0,05 0,05 0,05 0,05 0,10 0,10 0,10 0,12 0,12 0,12 0,12   - летучие кислоты мг КОН/г. 0,112 0,004 0,004 0,004 0,004 0,008 0,008 0,009 0,009 0,009 0,009 0,112 2. Смазочная способность (ЧШМ):                           - диаметр пятна износа, мм при нагрузке 63 кгс 0,67 0,55 0,55 0,55 0,55 0,59 0,59 0,59 0,65 0,65 0,67 0,67 3. Время деэмульсации, с 120 40 40 40 40 117 117 120 118 118 118 120 Кислотное число исходного масла Тп-22 с (марка 1) - 0,04 мг КОН/г

Использование: для смазки газовых, паровых гидротурбин и турбокомпрессоров в качестве гидравлической жидкости в системах регулирования этих агрегатов. Сущность: масло содержит, мас.%: кислый эфир алкенилянтарной кислоты - 0,01-0,03, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол - 0,8-1,0, азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена - 0,01-0,07, алкилтолуолалкиламинотриазол - 0,01-0,05, 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат - 0,1-0,5, продукт конденсации олеиновой кислоты с боратом диэтаноламина - 0,1-0,2, гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена - 0,01-0,1, нефтяное масло с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм²/с - остальное до 100. Технический результат - улучшение деэмульгирующих, антиокислительных и антифрикционных свойств. 2 табл.

Турбинное масло на основе нефтяного масла с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм²/c, содержащее 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, кислый эфир алкенилянтарной кислоты, азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена, алкилтолуолалкиламинотриазол, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат, продукт конденсации олеиновой кислоты с боратом диэтаноламина и гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол 0,8-1,0 кислый эфир алкенилянтарной кислоты 0,01-0,03 азотсодержащий блок-сополимер   окисей этилена и пропилена 0,01-0,07 алкилтолуолалкиламинотриазол 0,01-0,05 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат 0,1-0,5 продукт конденсации олеиновой   кислоты с боратом диэтаноламина 0,1-0,2 гидроксилсодержащий сополимер   оксидов этилена и пропилена 0,01-0,1 нефтяное масло с кинематической   вязкостью при 50°С 20-23 мм²/с до 100