ПАКЕТ ПРИСАДОК К ДИЗЕЛЬНЫМ МАСЛАМ И ДИЗЕЛЬНОЕ МАСЛО ЕГО СОДЕРЖАЩЕЕ Российский патент 2014 года по МПК C10M159/20 C10M133/16 C10M137/10 C10N30/04 C10N30/06 C10N40/25 

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии. Конкретно к составу пакета присадок к дизельным маслам и дизельному маслу (судовому и тепловозному), содержащему этот пакет присадок.

С развитием моторостроения повышаются требования к моторным маслам по уровню моющих свойств, т.е. способности предотвращать отложения на деталях двигателя, и термоокислительной и гидролитической стабильности. Особенно это относится к маслам для судовых дизельных двигателей, специфика работы которых связана с накоплением в них, с одной стороны, сажи, продуктов окисления и взаимодействия присадок, а также продуктов неполного сгорания топлива и шламов, образуемых при работе двигателей на холостом ходу, пониженных тепловых режимах, связанных с ухудшением процесса сгорания и конденсацией паров воды. Улучшение гидролитической стабильности и моющих свойств масла позволит существенно увеличить длительность его работы.

Известны долгоработающие моторные масла, содержащие в своем составе пакеты присадок, включающие детергентную смесь сульфоната и/или алкилфенолята щелочноземельных металлов с алкилсалицилатом щелочноземельного металла, причем каждый детергент имеет практически одинаковое щелочное число (патенты США №6140281 и №6140282, 2000 г.).

Известно долгоработающее масло на основе минерального базового масла для высокофорсированных судовых дизельных двигателей, содержащее пакет присадок, включающий щелочной алкилсалицилат кальция, нейтральный сульфонат кальция, дитиофосфат цинка, полиметилсилоксан и детергент, представляющий собой либо алкенилсукцинимид диэтилентриамина, модифицированный фталевым ангидридом, либо продукт конденсации алкил-фенола, полиэтиленполиамина и формальдегида, модифицированный борной кислотой и монокарбоновой кислотой (Патент РФ №875842, С10М 1/20, 1992 г.).

Недостатками этих моторных масел является их высокая зольность (больше 2%).

Известно моторное масло на основе минерального базового масла, содержащее пакет присадок, включающий щелочной алкилсалицилат кальция, щелочной сульфонат кальция, диалкилдитиофосфат цинка, алкенилсукцинимид полиэтиленполиамина, высокомолекулярное основание Манниха, модифицированное борной и монокарбоновой кислотами, и полиметилсилоксан (Патент РФ №2034908, C10M 159/16,1995 г.).

Указанное масло не обладает достаточно хорошими антиокислительными и моющими свойствами.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является дизельное масло на основе минерального масла, содержащее 5-12 мас.% комплексной присадки, включающей, в мас.%:

Сульфонат кальция 19-44 Цинковую соль эфиров дитиофосфорной кислоты 13-25 Алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число 140-300 мг КОН/г 3,5-15 Осерненный алкил (С₉-С₁₂) фенолят кальция До 100

(Патент РФ №2173698, С10М 159/20, 2001 г.)

Однако вводимая в состав масла комплексная присадка не обеспечивает ему требуемый уровень моющих свойств и характеризуется недостаточной гидролитической стабильностью.

Задачей настоящего изобретения является разработка пакета присадок и дизельного масла, содержащего этот пакет, обладающего более высокой гидролитической стабильностью и моющими свойства.

Для решения поставленной задачи в пакет присадок к дизельным маслам, содержащий алкилсалицилат кальция и цинковую соль эфиров дитиофосфорной кислоты, дополнительно вводят беззольный сукцинимидный дисперсант, а в качестве алкилсалицилата кальция - малозольный алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число 50-70 мг КОН/г, и сверхщелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число более 300 мг КОН/г, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сверхщелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число более 300 мг КОН/г До 100 Малозольный алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число 50-70 мг КОН/г 5-10 Цинковая соль эфиров дитиофосфорной кислоты 13-25 Беззольный сукцинимидный дисперсант 5-15

Предлагается также дизельное масло на нефтяной основе, содержащее вышеуказанный пакет присадок в количестве 3-12 мас.%.

Отличием заявляемого технического решения является дополнительное содержание в пакете присадок малозольного алкилсалицилата кальция, имеющего щелочное число 50-70 мг КОН/г, сверхщелочного алкилсалицилата кальция, имеющего щелочное число более 300 мг КОН/г, и беззольного сукцинимидного дисперсанта.

При совместном использовании вышеуказанных компонентов в составе предлагаемого пакета присадок удалось получить новый результат - улучшить гидролитическую стабильность и моющую способность масла, содержащего пакет, что в свою очередь увеличивает срок смены масла и межремонтный пробег двигателя. При выбранном соотношении компонентов в пакете присадок эффект усиления гидролитической стабильности масла, содержащего этот пакет, максимален.

Результаты моторных испытаний на моторной установке ИМ-1 подтвердили эффективность заявляемого технического решения.

Ниже приведена характеристика компонентов пакета присадок и базового масла.

Сверхщелочной алкилсалицилат кальция получают алкилированием фенола альфаолефинами (C₁₄-C₁₈), нейтрализацией алкилфенола гидроокисью натрия, карбоксилированием полученного алкилфенолята натрия, разложением полученного в результате карбоксилирования алкилсалицилата натрия соляной кислотой с целью получения алкилсалициловых кислот, нейтрализацией алкилсалициловых кислот и карбонатацией нейтрального алкилсалицилата кальция диоксидом углерода в присутствии промотора и избыточного количества гидроокиси кальция, полученный продукт имеет щелочное число 300 мг КОН/г. Получение малозольного алкилсалицилата кальция заключается в нейтрализации алкилсалициловых кислот суспензией извести-пушонки в масле, полученный продукт имеет щелочное число 50-70 мг КОН/г.

Цинковая соль эфиров дитиофосфорной кислоты представляет собой продукт последовательного взаимодействия алкилфенола или смеси спиртов с пятисернистым фосфором и оксидом цинка или продукт последовательного взаимодействия смеси изопропилового и н.бутилового спиртов с пятисернистым фосфором и окисью цинка, с содержанием цинка не менее 10,5 мас.% и фосфора - не менее 10 мас.%. В качестве сукцинимидной присадки применяется соединение полиизобутилен-биссукцинимида.

В качестве нефтяного масла используется масло селективной очистки с индексом вязкости не менее 85.

Предлагаемый пакет присадок к дизельным маслам готовили смешением присадок в определенной последовательности с последующим нагреванием при постоянном перемешивании по всему объему при до получения однородной массы.

В соответствии с описанной технологией были приготовлены 5 образцов пакета присадок с различным содержанием компонентов, а также пакет-прототип. Состав образцов пакетов присадок и результаты оценки гидролитической стабильности приведены в таблице 1.

Метод оценки гидролитической стабильности пакетов присадок заключается в отстаивании предварительно перемешанного с дистиллированной водой масла, содержащего 5 мас.% исследуемой присадки (в нашем случае пакета). После 30 суток испытаний из верхнего слоя отбирается проба масла, в которой определяется щелочное число и зольность, по изменениям этих показателей судят о гидролитической стабильности масла.

Благодаря синергизму совместного действия малозольных присадок алкилсалицилата и беззольного сукцинимидного дисперсанта в сочетании со сверхщелочным алкилсалицилатом, обеспечивается преимущество пакета присадок заявляемого состава (составы 1-3) по гидролитической стабильности в сравнении с прототипом.

Из таблицы 2 следует, что по моющим свойствам и гидролитической стабильности пакет присадок предлагаемого состава превосходит прототип. Показано, что снижение концентрации пакета присадок предлагаемого состава с 5 до 3 мас.% (по сравнению с прототипом) не вызывает ухудшения свойств масла, что свидетельствует о возможности удешевления состава дизельного масла при сохранении полученных свойств. Оптимальное содержание пакета присадок предлагаемого состава в масле - 3-12 мас.%.

При содержании в масле пакета присадок меньше нижнего предела (2 мас.%) и выше верхнего предела (13 мас.%) ухудшаются моющие свойства (повышается загрязненность, определяемая на приборе ТКБ) и гидролитическая стабильность (увеличивается изменение показателей после обводнения). См. таблицу 2.

Приготовлен образец дизельного масла, содержащий 5 мас.% пакета присадок заявленного состава (состав 2), и проведены его моторные испытания. В качестве базовой основы было использовано масло селективной очистки М-14. Результаты испытаний приведены в таблице 3.

Из приведенных данных следует, что предлагаемый пакет присадок обеспечивает дизельному маслу улучшенные эксплуатационные свойства. В частности, по моющим свойствам опытный образец масла, приготовленный с 5,0 мас.% пакета присадок заявленного состава превосходит требования, предъявляемые к маслам группы Д по ГОСТ 17479.

Таблица 1 Состав образцов предлагаемого пакета присадок к дизельным маслам Наименование Примеры составов Прототип 1 2 3 4 5 Цинковая соль эфиров дитиофосфорной кислоты 13 18 25 18 18 25,0 Беззольный сукцинимидный дисперсант 15 10 5 - 10 - Малозольный алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число 60 мг КОН/г 5 7 10 7 - - Сверхщелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число 318 мг КОН/г До 100 До 100 До 100 До 100 До 100 - Осерненный алкил (С₉-С₁₂) фенолят кальция - - - - - 30,4 Алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число 300 мг КОН/г - - - - - 6,6 Сульфонат кальция - - - - - До 100 Гидролитическая стабильность пакета присадок:             Изменение щелочности после обводнения, % 28,4 25,7 27,0 45,2 42,5 41,9 Изменение зольности после обводнения, % 25,5 23,6 26,4 44,5 39,4 46,7

Таблица 2 Результаты испытания образцов предлагаемого дизельного масла лабораторными методами Массовая доля пакета присадок (образец №2) в масле, мас.% Оценка загрязненности на приборе ТКБ, балл Гидролитическая стабильность Изменение щелочности после обводнения, % Изменение зольности после обводнения, % 2 381 51,1 65,6 3 172 33,1 29,6 7 118 25,7 23,6 12 120 25,1 22,9 13 190 34,8 39,7 5* более 600 41,9 46,7 Примечание: ∗Массовая доля прототипа в масле

Таблица 3 Результаты испытаний масла с пакетом присадок, предлагаемого состава, на установке ИМ-1 Показатели оценки Норма для масел группы «Д», не более Результаты испытаний Подвижность поршневых колец, балл 0,0 0,0 Загрязненность всех поршневых канавок, балл 9,0 6,7 - в т.ч. первой 5,0 4,4 Загрязненность юбки поршня, балл 1,5 0,12 Загрязненность наружной поверхности поршня (канавки и юбка), балл 7,0 0,59 Загрязненность внутренней поверхности поршня (днище и бобышки), балл 7,0 0,59 - в т.ч. днища 4,5 0,1 Общая загрязненность внутренней и наружной поверхности поршня, балл 17,5 7,4 Износ комплекта поршневых колец, мг 1200 679 Износ комплекта вкладышей, мг 150 56 Видимая коррозия (визуальная оценка) Отс. Отс.

Настоящее изобретение относится к пакету присадок для дизельных масел, содержащему алкилсалицилат кальция и цинковую соль эфиров дитиофосфорной кислоты, при этом он дополнительно содержит беззольный сукцинимидный дисперсант, а в качестве алкилсалицилата кальция - малозольный алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число 50-70 мг КОН/г, и сверхщелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число более 300 мг КОН/г, и при следующем соотношении компонентов, мас.%:

сверхщелочной алкилсалицилат кальция, имеющий   щелочное число более 300 мг КОН/г до 100 малозольный алкилсалицилат кальция, имеющий   щелочное число 50-70 мг КОН/г 5-10 цинковая соль эфиров дитиофосфорной кислоты 13-25 беззольный сукцинимидный дисперсант 5-15.

Также настоящее изобретение относится к дизельному маслу на основе нефтяного масла, содержащему пакет присадок. Техническим результатом настоящего изобретения является разработка пакета присадок и дизельного масла, содержащего этот пакет, обладающего более высокой гидролитической стабильностью и моющими свойствами. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

1. Пакет присадок к дизельным маслам, содержащий алкилсалицилат кальция и цинковую соль эфиров дитиофосфорной кислоты, отличающийся тем, что он дополнительно содержит беззольный сукцинимидный дисперсант, а в качестве алкилсалицилата кальция - малозольный алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число 50-70 мг КОН/г и сверхщелочной алкилсалицилат кальция, имеющий щелочное число более 300 мг КОН/г и при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сверхщелочной алкилсалицилат кальция, имеющий До 100 щелочное число более 300 мг КОН/г   Малозольный алкилсалицилат кальция, имеющий 5-10 щелочное число 50-70 мг КОН/г   Цинковая соль эфиров дитиофосфорной кислоты 13-25 Беззольный сукцинимидный дисперсант 5-15

2. Дизельное масло на основе нефтяного масла, содержащее пакет присадок по п.1 в количестве 3-12 мас.%.