Состав и способ получения пакета присадок к гидравлическим маслам и всесезонное гидравлическое масло, его содержащее
COMPOSITION AND METHOD OF OBTAINING A PACKAGE OF ADDITIVES FOR HYDRAULIC OILS AND MULTIGRADE HYDRAULIC OIL CONTAINING

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии. Конкретно к составу и способу получения пакета присадок к гидравлическим маслам и всесезонному гидравлическому маслу, содержащему этот пакет присадок.
С увеличением удельной мощности современного гидравлического оборудования ужесточаются условия применения гидравлических масел, которые связаны не только с увеличением кратности его циркуляции в системе смазки при повышенных температурах и рабочих давлениях, но и с увеличением рисков обводнения. В связи с этим к гидравлическим маслам предъявляются высокие требования по гидролитической стабильности и фильтруемости в присутствии воды. Улучшение этих показателей позволит существенно увеличить срок службы масла, а также продлить межремонтный период работы дорогостоящего оборудования, в том числе фильтроэлементов.
Известно масло для гидравлических систем промышленного оборудования (Пат. РФ №1735348, С10М 161/00, опубл. БИ №11 от 20.04.1997), которое для снижения эмульгируемости и улучшения противоизносных свойств содержит в своем составе, мас. %: диалкилдитиофосфат цинка - 0,5-0,7, тринонилфенилфосфит - 0,5-0,7, моюще-диспергирующую присадку - 1,0-1,2, дибутилпаракрезол - 0,5-0,7, азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена - 0,03-0,05 и нефтяное масло - до 100.
Известно масло для гидравлических систем (Пат. РФ №2139922, С10М 161/00, опубл. 20.10.1999), которое для улучшения термической стабильности содержит, мас. %: диалкилдитиофосфат цинка - 0,85-1,05; полиметакрилат - 0,30-0,60; дибутилпаракрезол - 0,40-0,60; полиметилсилоксан - 0,003-0,005; сульфонат кальция - 0,02-0,10; алкилсалицилат кальция или алкилфенолят бария или кальция - 0,02-0,10; азотсодержащий блок-сополимер окиси этилена и окиси пропилена - 0,03-0,05.
Известно масло для гидравлических систем промышленного оборудования (Пат. РФ №2565763, С10М 161/00, опубл. 20.10.2015), которое для более высокой фильтруемости в присутствии воды содержит: мас. %: дибутилпаракрезол 0,40-0,60; бутил-октилдитиофосфат цинка 0,30-0,50; алкилсалицилат кальция 0,05-0,15; триалкилфосфат 0,10-0,20; модифицированные полиолы в ксилоле 0,01-0,02; полиметилсилоксаны 0,003-0,007; нефтяное масло - до 100.
Недостатками этих гидравлических масел является их низкая гидролитическая стабильность и неудовлетворительная фильтруемость в присутствии воды.
Эффективность производства смазочных материалов, прежде всего, связано с применением пакетов присадок, использование которых не только позволяет сократить число технологических операций, но улучшить эксплуатационные свойства самого масла благодаря синергизму при компаундировании присадок различного типа.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототип) является масло для гидравлических систем промышленного оборудования (Пат. РФ №2575171, С10М 157/00, опубл. 20.02.2016), которое для улучшения гидролитической стабильности и фильтруемости в присутствии воды содержит пакет присадок, мас. %:
Диалкилдитиофосфат цинка
30,0-54,0
Алкилсалицилат кальция
5,0-25,0
Пространственно-затрудненные алкилфенолы
30,0-54,0
Азотсодержащее производное глицина -
0,5-5,0
N-алкилированный бензотриазол-
0,5-2,0
Модифицированные полиолы в ксилоле
0,5-2,0
Содержание пакета присадок в масле
0,80-1,50 мас. %
Способ приготовления пакета присадок заключается в перемешивании диалкилдитиофосфата цинка и пространственно-затрудненных алкилфенолов при температуре 65-75°С, затем добавляют последовательно с интервалом 10-15 минут при той же температуре и постоянном перемешивании (500 об/мин) алкилсалицилата кальция, азотсодержащего производного глицина и N-алкилированного бензотриазола. Изготовление пакета присадок завершают снижением температуры перемешивания до 50-60°С и введением модифицированных полиолов.
Данный способ получения пакета присадок обеспечивает получение гидравлического масла, обладающего необходимым уровнем гидролитической стабильности и фильтруемости в присутствии воды.
Однако данный состав пакета присадок при отрицательной температуре имеет мазеобразную текстуру, что усложняет транспортировку и хранение продукта, а также вызывает технологические трудности при введении его в масло без предварительного нагревания. Кроме того, в присутствии загустителя, необходимого для получения всесезонного гидравлического масла, работающего в широком диапазоне температур, ухудшаются фильтруемость и гидролитическая стабильность масла с пакетом присадок вышеуказанного состава и способа получения.
Задачей настоящего изобретения является разработка состава и способа получения пакета присадок к всесезонным гидравлическим маслам и состава всесезонного гидравлического масла, содержащего этот пакет и загущающую присадку. Сложность решения данной задачи заключается в том, что применение загустителей резко ухудшает фильтруемость масел, причиной этого является не только блокировка пор фильтров загустителем, но и недостаточная совместимость загустителя с пакетом присадок, особенно в присутствии воды.
Для решения поставленной задачи в пакет присадок к всесезонным гидравлическим маслам, содержащим алкилсалицилат кальция, диалкилдитиофосфат цинка, пространственно-затрудненные алкилфенолы, азотсодержащее производное глицина, N-алкилированный бензотриазол, модифицированные полиолы в ксилоле дополнительно вводят масло-разбавитель при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Диалкилдитиофосфат цинка
30,0-54,0
Алкилсалицилат кальция
5,0-25,0
Пространственно-затрудненные алкилфенолы
30,0-54,0
Азотсодержащее производное глицина
0,5-5,0
N-алкилированный бензотриазол
0,5-2,0
Модифицированные полиолы в ксилоле
0,5-2,0
Масло-разбавитель
3,0-10,0
Способ получения пакета присадок заключается в определенной последовательности введения компонентов, а именно пространственно-затрудненных алкилфенолов при температуре 65-75°С и постоянном перемешивании (500 об/мин), затем последовательного введения через определенный промежуток времени (с интервалом 10-15 мин) диалкилдитиофосфата цинка, алкилсалицилата кальция, азотсодержащего производного глицина и N-алкилированного бензотриазола, модифицированных полиолов и масла-разбавителя. Далее смесь присадок и масла-разбавителя подвергают фильтрованию через фильтры с размерами пор от 2 до 5 мкм.
Проведенные авторами исследования показали, что эксплуатационные свойства масел, получаемых с использованием пакета присадок, зависят не только от последовательности введения и соотношения присадок в пакете, а также от содержания масла-разбавителя и пропускания полученной коллоидной системы пакета через глубинный фильтрационный материал с определенным размером пор от 2 до 5 мкм, содержащий целлюлозное волокно, кизельгур, перлиты и связующие вещества. Применение указанного фильтрационного материала позволяет с одной стороны обеспечить необходимую пропускную способность пакета присадок, с другой стороны - получение однородной упорядоченной структуры исключает образование кристаллического каркаса пакета присадок (в том числе при отрицательных температурах). Кроме того, при использовании масла-разбавителя в составе предлагаемого пакета присадок и стадии финишного фильтрования пакета удалось получить новый результат - улучшить гидролитическую стабильность и фильтруемость загущенного всесезонного гидравлического масла за счет содержания в его составе пакета присадок однородной упорядоченной структуры. Полученный результат, позволит сократить затраты на предварительный разогрев пакета присадок в зимнее время года при введении его в состав масла, а также увеличить срок смены всесезонного масла и межремонтный пробег оборудования.
В соответствии с описанным способом приготовления для испытания в составе всесезонного масла были приготовлены 5 образцов пакетов присадок с различным содержанием масла-разбавителя и пакет-прототип. Состав и внешний вид образцов пакетов присадок в условиях отрицательных температур приведен в таблице 1.
В качестве алкилсалицилата кальция использовался продукт нейтрализации алкилсалициловых кислот суспензией извести - пушонки в масле с щелочным числом 155 мг КОН/г. Присадка диалкилдитиофосфат цинка характеризовалась наличием этилгексильных радикалов. В качестве пространственно-затрудненных алкилфенолов использовался продукт с температурой плавления 36°С. N-алкилированный бензотриазол применялся в качестве металлоплакирующего компонента, предотвращающего ржавление металла. Азотсодержащее производное глицина, а именно (z)-N-метил-N-(l-oкco-9-октадеценил)глицин использовался с целью повышения гидролитической и антиокислительной стабильности. Полиолы, модифицированные жирными спиртами в растворе ксилола, использовались в качестве деэмульгатора. В качестве масла-разбавителя использовалось минеральное масло SN-400.
Стабильность пакета присадок при низких температурах хранения определяли по внешнему виду после выдержки в течение 24 часов при температуре минус 15°С.
Благодаря направленному образованию однородной упорядоченной структуры в результате введения масла-разбавителя и фильтрования пакета присадок через фильтры с определенными размерами пор и структурой обеспечивается преимущество пакета присадок заявляемого состава (составы 2-3, см. таблицу 1) по однородности текстуры в условиях отрицательных температур по сравнению с прототипом (см. таблицу 1). Исследованы образцы гидравлического масла, приготовленные на базовой основе с загустителем и различными составами пакетов присадок (0,80% мас.) в сравнении с прототипом, загущенным тем же загустителем (таблица 2). В качестве загустителя использовали полимер алкилметакрилатов С≥12 со среднечисловой молекулярной массой 10000-20000 Да в минеральном масле.
Из таблицы 2 следует, что всесезонное гидравлическое масло, содержащее пакет присадок предлагаемого состава и загуститель, превосходит прототип по эксплуатационным свойствам, а именно гидролитической стабильности и фильтруемости. Оценку гидролитической стабильности проводили в соответствии с ASTM D 2619, фильтруемости с водой и без воды проводили по ИСО 13357-1 и ИСО 13357-2 в соответствии с требованиями DIN 51524 или производителей техники.
Также провели исследования влияния содержания предлагаемого образца пакета присадок и загустителя в составе всесезонного гидравлического масла на его ключевые свойства. При содержании в масле пакета присадок меньше нижнего предела (0,80 мас. %) ухудшаются трибологические и антиокислительные свойства; выше верхнего предела (1,5 мас. %) существенного улучшения этих показателей не наблюдается (см. таблицу 3). При этом антиокислительные свойства всесезонного масла с предлагаемым пакетом присадок находятся на уровне масла с прототипом. При содержании в масле загустителя ниже 7,0% мас. снижается индекс вязкости всесезонного масла, а выше 15,0% снижается стойкость к деструкции или сопротивление сдвигу, выраженная в потере вязкости маслом после 20 часов испытания.
Оценку индекса вязкости проводили по методу ASTM D 7042; стойкость к деструкции посредством сдвига по (метод KRL) по DIN 51562-1; индукционное время окисления (метод RPVOT) по ASTM 2272, диаметр пятна износа по ASTM 4172.
На основании проведенных исследований, предлагается всесезонное гидравлическое масло на высокоочищенной нефтяной основе, содержащее вышеуказанный пакет присадок в количестве 0,8-1,50% мас., полимер алкилметакрилатов С≥12 со среднечисловой молекулярной массой 10000-20000 Да в минеральном масле - 7,0-15,0% мас. В качестве нефтяного масла используется гидроочищенное масло с индексом вязкости не менее 95.
Таким образом, предлагаемый состав пакета присадок, изготовленный определенным способом, обладает высокой стабильностью при хранении в условиях отрицательных температур и придает всесезонному гидравлическому маслу в присутствии в составе загустителя новые свойства, а именно улучшает показатели гидролитической стабильности и фильтруемости в присутствии воды, тем самым обеспечивая высокие эксплуатационные свойства, повышающие ресурс работы гидравлического масла и надежность работы оборудования. Кроме того, предлагаемый состав пакета присадок облегчает его транспортировку и хранение, а также технологию производства всесезонного гидравлического масла в сравнении с прототипом. Вышеуказанный пакет присадок позволяет получать гидравлические масла уровня HVLP по DIN 51524-3 при использовании базовых основ I+ или II по API.