Турбинное масло
Владельцы патента RU 2439136:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина (RU)
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.
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, nd 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, nd 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 (τд), 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 (Тз) 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 В15/41) | 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 |
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 |
