КОМПОЗИЦИЯ ПРИСАДОК ДЛЯ ТУРБИННОГО МАСЛА 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, в частности композиции присадок, добавляемой в масло. Турбинные масла применяют в маслосистемах для смазки газовых, паровых гидротурбин, турбокомпрессоров, в качестве гидравлической жидкости в системах регулирования этих агрегатов.

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 кислот, 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 эксплуатационных показателей турбинных масел, в частности, последние обладают невысокой химической стабильностью и смазочной способностью.

Наиболее близкой к предложенной композиции является композиция для турбинного масла Тп-22с (марка 1) по ТУ 38.101821-2001 (RU №2114157 от 05.02.97. Бюл. 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 высокие деаэмульгирующие, антиокислительные и антифрикционные свойства 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, которая, 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.%:

кислый эфир алкенилянтарной кислоты 0,96-1,54 азотсодержащий блок-сополимер   окисей этилена и пропилена 0,96-3,59 алкилтолуолалкиламинотриазол 0,96-2,56 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат 9,62-25,64 продукт конденсации олеиновой кислоты   с боратом диэтаноламина 9,62-10,26

гидроксилсодержащий сополимер оксидов

этилена и пропилена 0,96-5,13 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол до 100.

Достигаемый при этом технический результат заключается в том, что данная композиция обеспечивает улучшение деэмульгирующих и антиокислительных свойств турбинного масла. Кроме того, повышаются также антифрикционные свойства 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, 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, общее щелочное число 138-155 мг КОН/г, 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.

Продукт конденсации олеиновой кислоты с боратом диэтаноламина (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°С. Реакционную массу перемешивают до прекращения выделения воды. В 200 г полученного конденсата добавляют 5 г 1,2,3-бензотриазола при 140°С, 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 (Нефтенол БС, марка Б-1) 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.

В таблице 1 приведены составы композиции присадок для турбинного масла.

Композицию присадок вводят в базовое масло - нефтяное масло с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм²/с в количестве 1,04-1,95 мас.%.

Готовят образцы турбинных масел с композицией присадок по примерам 1-11 (таблица 1).

Состав указанных образцов представлен в таблице 2. 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, температуры застывания (Т_з) по ГОСТ 20287, смазочной способности по ГОСТ 9490 и плотности при 15°C (ρ₁₅) по ГОСТ 51069.

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

На основании полученных результатов испытаний выбирают оптимальные пределы концентраций присадок в композиции.

Из данных таблицы следует, что достигается значительное улучшение эксплуатационных показателей турбинного масла, а именно, деэмульгирующих, антиокислительных и антифрикционных свойств турбинного масла.

Так, из таблицы следует, что время деэмульсации для турбинного масла Тп-22с (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°С, кг/м³ по ГОСТ 51069. Так, для турбинного масла состава по примеру 3 в сравнении с известным маслом Тп-22с (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°С, диаметр пятна износа снижается в 1,2 раза, плотность не изменяется и составляет 874 кг/м³.

Эффект от введения композиции присадок - повышение деаэрационных свойств, 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 0,55 мм. Верхний предел определяется деэмульгирующими, антиокислительными и смазывающими свойствами турбинного масла, которые практически не изменяюся 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 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 В_15/41) 0,99 0,96 1,43 1,54 1,92 1,09 1,00 0,93 0,87 0,77 0,71 2,22 2. Азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена (присадка Дипроксамин 157) 0,99 0,96 2,88 3,59 3,85 2,17 2,01 1,87 1,75 1,54 1,42 3,33 3. Алкилтолуолалкиламинотриазол (присадка Irgament 39) 0,99 0,96 2,16 2,56 2,88 1,63 1,51 1,40 1,31 3,09 3,56 5,56 4. 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилата (присадка Irganox L135) 8,83 9,62 14,4 25,64 19,23 27,18 30,15 32,71 34,94 38,61 39,15 - 5. Продукт конденсации олеиновой к-ты с боратом диэтаноламина (присадка Телаз) 9,93 9,62 10,80 10,26 12,02 16,30 17,59 18,69 19,65 19,31 21,35 - 6. Гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена (присадка Нефтенол БС) 0,99 0,96 3,60 5,13 7,21 2,71 2,51 2,34 2,18 1,93 1,78 - 7. 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 2 Состав турбинного масла № п/п Наименование компонентов Состав, мас.% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Известное турбинное масло* 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 0,10 0,30 0,40 0,45 0,50 0,60 - 7. Гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена (присадка Нефтенол БС) 0,009 0,01 0,05 0,10 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 * - масло Тп-22с (марка 1)

Таблица 3 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* 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 * - масло Тп-22с (марка 1), кислотное число исходного масла Тп-22с (марка 1) - 0,04 мг КОН/г

Использование: для смазки газовых, паровых, гидротурбин, турбокомпрессоров, в качестве гидравлической жидкости в системах регулирования этих агрегатов. Сущность: композиция присадок для турбинного масла на основе нефтяного масла с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм²/с содержит, мас.%: кислый эфир алкенилянтарной кислоты - 0,96-1,54; азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена - 0,96-3,59; алкилтолуолалкиламинотриазол - 0,96-2,56; 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат - 9,6-25,64; продукт конденсации олеиновой кислоты с боратом диэтаноламина - 9,62-10,26; гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена - 0,96-5,13; 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол - до 100. Технический результат - улучшение деэмульгирующих, антиокислительных и антифрикционных свойства. 2 табл.

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 она 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.%:
кислый эфир алкенилянтарной кислоты 0,96-1,54 азотсодержащий блок-сополимер   окисей этилена и пропилена 0,96-3,59 алкилтолуолалкиламинотриазол 0,96-2,56 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат 9,62-25,64 продукт конденсации олеиновой кислоты   с боратом диэтаноламина 9,62-10,26 гидроксилсодержащий сополимер оксидов   этилена и пропилена 0,96-5,13 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол до 100