ПАКЕТ ПРИСАДОК К ДИЗЕЛЬНЫМ МАСЛАМ И ДИЗЕЛЬНОЕ МАСЛО ЕГО СОДЕРЖАЩЕЕ
SET OF DIESEL OIL ADDITIVES AND DIESEL OIL CONTAINING SAID SET

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 (С<sub>9</sub>-С<sub>12</sub>) 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.
14
18
Сверхщелочной алкилсалицилат кальция получают алкилированием фенола альфаолефинами (C-C), 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 (С<sub>9</sub>-С<sub>12</sub>) 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.