СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАНДАРТНОЙ ЖИДКОСТИ СЖР-3 ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РЕЗИН И РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD FOR PRODUCTION OF STANDARD LIQUID SLR-3 FOR TESTING RUBBER AND INDUSTRIAL RUBBER ARTICLES

Изобретение относится к стандартной жидкости (маслу) СЖР-3, используемой в качестве рабочей среды для испытания резин и резинотехнических изделий, и может быть использовано для оценки качества резин, работающих в условиях контакта с нефтепродуктами, в широкой области применения, в том числе: в морском флоте, железнодорожном транспорте, в резиновой, авиационной, машиностроительной, космической и других отраслях промышленности.
В процессе эксплуатации оборудования под воздействием рабочих жидкостей резины и резинотехнические изделия постепенно теряют свое качество, что может привести к снижению производительности оборудования, его остановке, а в некоторых случаях, как, например, в авиационном, железнодорожном и морском транспорте, военной и космической промышленности, - к более роковым последствиям. Для предупреждения аварийных ситуаций и обеспечения нормальной работы оборудования, в котором применяют резинотехнические изделия, последние должны обладать способностью противостоять влиянию топлива, масла и других рабочих жидкостей. Для этого разрабатываются методы их испытаний на прочность, коррозию, разрыв, деформацию и другие параметры в среде стандартного масла. Эти методы испытаний в среде стандартного масла создают возможность моделирования условий эксплуатации посредством ускоренного тестирования и представляют важнейшую информацию о возможности применения резины при контакте с определенной жидкостью.
Поэтому разработка стандартных жидкостей (масел) для испытания резин имеет большое значение для обеспечения качества резин и резинотехнических изделий.
Известен способ получения стандартной жидкости ASTM Oil №3 путем смешения двух тщательно контролируемых по качеству фракций смазочных масел, полученных путем вакуумной перегонки из сырой нефти нафтенового основания, добытой на побережье Персидского залива. Полученная при этом стандартная жидкость имела показатели качества, нормируемые в рамках стандарта ASTM D 471.
(Standard Test Method for Rubber Property - Effect of Liquids. Table 1. Стандарт ASTM D 471-10. Определение стойкости резин и резинотехнических изделий к воздействию жидкостей).
Основным недостатком масла ASTM Oil №3 явились обнаруженные у него в процессе эксплуатации канцерогенные свойства. Поэтому, несмотря на пригодность указанной стандартной жидкости для испытаний на качество резин, с 1996 года решением Американского агентства по безопасности и гигиене труда его коммерческое применение было запрещено, и оно было заменено на новое стандартное масло IRM-903.
(ASTM D 5964-96 Standard Practice for Rubber IRM 902 and IRM 903 Replacement Oils for ASTM №2 and ASTM №3 Oils. Стандарт ASTM D 5964-96. Практические указания по сопоставительным испытаниям стандартных жидкостей (масел) для испытаний резин IRM 902 и IRM 903, пришедших на смену маслам ASTM №2 и ASTM №3).
Известен также способ получения стандартной жидкости IRM-903 из глубокоочищенного дистиллята, выделенного из нафтеновых нефтей Персидского залива, с температурными пределами выкипания 360-440°С, и подвергнутого далее гидроочистке.
(MSDS Document. Product IRM 902. MSDS ID 2905-00, Manufacturer Calumet Lubricant Company, p. 2 - composition and information on ingredients. Документ по экологической безопасности масла IRM 902, производитель - фирма Калумет, п. 2 - состав и информация об ингредиентах).
Производство стандартных жидкостей является сравнительно маломасштабным, поэтому указанный выше способ получения стандартной жидкости IRM-903 путем гидрирования вязкого дистиллята, выделенного вакуумной разгонкой из нафтеновых нефтей, имеет ряд недостатков.
Во-первых, это дорогой процесс, требующий специальных катализаторов, во-вторых, для удаления полициклических углеводородов требуется высокое давление, порядка 200 атм, что значительно усложняет технологическое оформление процесса. Результаты применения масла IRM-903 для испытания резин показали, что оно не производит полностью идентичного воздействия на резины как образцы вышеуказанного масла ASTM №3, являющегося предшественником IRM-903. Причины этого неизвестны, но возможно и применение процесса гидрирования, в процессе которого меняется структурно-групповой состав масла и последнее становится менее агрессивным при воздействии на резину.
Известен способ получения жидкости СЖР-3 из дистиллятного продукта из нафтеновой нефти, который подвергают глубокой очистке (серно-кислотной и адсорбционной).
(Справочник «Топлива, смазочные материалы и технические жидкости». Под редакцией В.М. Школьникова. Издательский центр Техинформ», стр. 517, 1999 г. Москва).
По данным авторов жидкость СЖР-3 получали из высоковязкого дистиллята, выделенного путем вакуумной разгонки мазута из нафтеновой нефти (анастасьевской), который затем с целью достижения необходимого уровня вязкости и температуры вспышки подвергался концентрированию путем вакуумной перегонки с отгоном головной фракции, после чего концентрат подвергали адсорбционной очистке тонкопористым алюмосиликатным адсорбентом.
Недостатком указанного способа является плохая воспроизводимость (нестабильность) качественных показателей отдельных партий готового продукта, а также применение для адсорбционной очистки тонкопористого алюмосиликатного адсорбента, имеющего низкую избирательность по удаляемым ароматическим углеводородам, что значительно увеличивает расход адсорбента и тем самым способствует удорожанию процесса очистки.
Производство жидкости СЖР-3 закончилось с развалом СССР. В настоящее время получение СЖР-3 в том виде, в каком оно существовало до 90-х годов, невозможно из-за отсутствия сырьевых источников и вспомогательных реагентов.
Задачей изобретения является разработка технологически стабильного способа получения стандартной жидкости СЖР-3 для испытания резин и резинотехнических изделий, отвечающей необходимым параметрам качества и экологической безопасности.
3
Для решения поставленной задачи предлагается способ получения стандартной жидкости СЖР-3 для испытания резин и резинотехнических изделий путем адсорбционной очистки дистиллятного продукта, выделенного из нефти нафтенового основания, который отличается тем, что в качестве дистиллятного продукта используют дистиллят с пределами выкипания 360-440°С, который в смеси с растворителем с пределами выкипания 80-120°С подвергают адсорбционной очистке в стационарном слое широкопористого алюмосиликатного адсорбента с удельным объемом пор - не ниже 0,75-0,85 см/г при массовом соотношении адсорбент:дистиллят 1:1,5-2,3 и объемном соотношении растворитель:дистиллят 1-8:1.
В качестве растворителя используют растворитель с пределами выкипания 80-120°С.
При реализации изобретения используют следующие продукты.
В качестве дистиллятного продукта, выделенного из нефти нафтенового основания, во всех примерах используют дистиллятную фракцию из нафтеновой (анастасьевской) нефти с пределами выкипания 360-440°С.
3
3
2
В качестве адсорбента используют широкопористый алюмосиликатный адсорбент марки АС-230Ш по ТУ 38.401-58-409-2013, который имеет следующие физико-химические характеристики: насыпная плотность - 0,48-0,54 г/см, удельный объем пор - не ниже 0,75-0,85 см/г, удельная поверхность - не ниже 400 м/г, гранулометрический состав 0,2-0,8 мм, или марка В.
В качестве растворителя с пределами выкипания 80-120°С используют петролейный эфир 40/70 по ТУ 6-09-1244-83 или бензин-растворитель нефрас С-2 80/120.
Ниже приведены примеры конкретной реализации способа.
Пример 1 (Сравнительный)
Процесс адсорбционной очистки дистиллята для получения СЖР-3 осуществляют в стационарном слое алюмосиликатного адсорбента следующего химического состава:
2
2
3
2
2
3
SiO - 89,65-91,15% масс., AlO - 5,0-3,5% масс., NaO - 0,15-0,15% масс., FeO - 0,2-0,2% масс., потери при прокаливании (ППП) - 5,0-5,0% масс.
Структурные показатели адсорбента, такие как насыпная плотность, удельный объем пор, удельная поверхность, гранулометрический состав, удовлетворяли требованиям ТУ 38.401-58-409-2013 на алюмосиликатный адсорбент марки В.
Массовое соотношение адсорбент:дистиллят составляет 1,0:2,6. Предварительно дистиллят разбавляют растворителем (петролейным эфиром) в объемном соотношении растворитель:дистиллят - 1:1. Полученный раствор пропускают через слой адсорбента со скоростью - 0,3 см/мин.
Для получения готового продукта СЖР-3 из очищенного на адсорбенте раствора отгоняют растворитель, который возвращают на повторное использование. Полученный продукт анализируют на соответствие показателей качества нормам ТУ 38.10195-2012 и определяют следующие параметры: анилиновую точку, вязкость кинематическую при 37,8°С, температуру вспышки в открытом тигле, содержание полициклических углеводородов и стабильность масел при температуре 125°С в течение 72 часов по изменению массы образца стандартной резины при воздействии масла.
Пример 2.
Процесс адсорбционной очистки дистиллята для получения СЖР-3 осуществляют в стационарном слое алюмосиликатного адсорбента, имеющего тот же химический состав и структурные показатели, что в примере 1.
Массовое соотношение адсорбент:дистиллят составляет 1,0:2,3. Предварительно дистиллят разбавляют растворителем (бензином-растворителем нефрас) в объемном соотношении растворитель:дистиллят - 8:1. Полученный раствор пропускают через слой адсорбента со скоростью - 0,3 см/мин.
Для получения готового продукта СЖР-3 из очищенного на адсорбенте раствора отгоняют растворитель, который возвращают на повторное использование. Полученный продукт анализируют на соответствие показателей качества нормам ТУ 38.10195-2012 и определяют следующие параметры: анилиновую точку, вязкость кинематическую при 37,8°С, температуру вспышки в открытом тигле, содержание полициклических углеводородов и стабильность масел при температуре 125°С в течение 72 часов по изменению массы образца стандартной резины при воздействии масла.
Пример 3.
Процесс адсорбционной очистки дистиллята для получения СЖР-3 осуществляют в стационарном слое алюмосиликатного адсорбента, имеющего тот же химический состав и структурные показатели, что в примере 1.
Массовое соотношение адсорбент:дистиллят составляет 1:2,2. Предварительно сырье разбавляют растворителем (петролейным эфиром) в объемном соотношении растворитель:дистиллят - 5:1. Полученный раствор пропускают через слой адсорбента со скоростью - 0,3 см/мин.
Для получения готового продукта СЖР-3 из очищенного на адсорбенте раствора отгоняют растворитель, который возвращают на повторное использование. Полученный продукт анализируют на соответствие показателей качества нормам ТУ 38.10195-2012 и определяют следующие параметры: анилиновую точку, вязкость кинематическую при 37,8°С, температуру вспышки в открытом тигле, содержание полициклических углеводородов и стабильность масел при температуре 125°С в течение 72 часов по изменению массы образца стандартной резины при воздействии масла.
Пример 4.
Процесс адсорбционной очистки дистиллята для получения СЖР-3 осуществляют в стационарном слое алюмосиликатного адсорбента, имеющего тот же химический состав и структурные показатели, что в примере 1.
Массовое соотношение адсорбент: дистиллят составляет 1,0:2,0. Предварительно дистиллят разбавляют растворителем (петролейным эфиром) в объемном соотношении растворитель: дистиллят - 1:1. Полученный раствор пропускают через слой адсорбента со скоростью - 0,3 см/мин.
Для получения готового продукта СЖР-3 из очищенного на адсорбенте раствора отгоняют растворитель, который возвращают на повторное использование. Полученный продукт анализируют на соответствие показателей качества нормам ТУ 38.10195-2012 и определяют следующие параметры: анилиновую точку, вязкость кинематическую при 37,8°С, температуру вспышки в открытом тигле, содержание полициклических углеводородов и стабильность масел при температуре 125°С в течение 72 часов по изменению массы образца стандартной резины при воздействии масла.
Пример 5.
Процесс адсорбционной очистки дистиллята для получения СЖР-3 осуществляют в стационарном слое алюмосиликатного адсорбента, имеющего тот же химический состав и структурные показатели, что в примере 1.
Массовое соотношение адсорбент:дистиллят составляет 1,0:1,5. Предварительно дистиллят разбавляют растворителем (бензином-растворителем нефрас) в объемном соотношении растворитель:дистиллят - 1:1. Полученный раствор пропускают через слой адсорбента со скоростью - 0,3 см/мин.
Для получения готового продукта СЖР-3 из очищенного на адсорбенте раствора отгоняют растворитель, который возвращают на повторное использование. Полученный продукт анализируют на соответствие показателей качества нормам ТУ 38.10195-2012 и определяют следующие параметры: анилиновую точку, вязкость кинематическую при 37,8°С, температуру вспышки в открытом тигле, содержание полициклических углеводородов и стабильность масел при температуре 125°С в течение 72 часов по изменению массы образца стандартной резины при воздействии масла.
Пример 6 (Сравнительный).
Процесс адсорбционной очистки дистиллята для получения СЖР-3 осуществляют в стационарном слое алюмосиликатного адсорбента, имеющего тот же химический состав и структурные показатели, что в примере 1.
Массовое соотношение адсорбент:дистиллят составляет 1,0:1,3. Предварительно дистиллят разбавляют растворителем (петролейным эфиром) в объемном соотношении растворитель:дистиллят - 1:1. Полученный раствор пропускают через слой адсорбента со скоростью - 0,3 см/мин.
Для получения готового продукта СЖР-3 из очищенного на адсорбенте раствора отгоняют растворитель, который возвращают на повторное использование. Полученный продукт анализируют на соответствие показателей качества нормам ТУ 38.10195-2012 и определяют следующие параметры: анилиновую точку, вязкость кинематическую при 37.8°С, температуру вспышки в открытом тигле, содержание полициклических углеводородов и стабильность масел при температуре 125°С в течение 72 часов по изменению массы образца стандартной резины при воздействии масла.
В таблице представлены показатели качества продуктов, полученных с использованием вышеприведенного способа, а также требования стандартов ASTM D 471-10 и отечественных ТУ 38.101195-2012.
Из данных таблицы следует, что использование указанных соотношений адсорбента к дистилляту 1:(1,5-2,3) и растворителя к дистилляту (1-8):1 позволяет получить качественные характеристики стандартной жидкости СЖР-3 в рамках значений, требуемых ASTM D 471-10 и отечественными ТУ 38.101195-2012 (примеры 2-5).
Также данные, представленные в таблице 1, показывают, что при массовом соотношении адсорбент:дистиллят 1,0:1,3 (пример 6) и при массовом соотношении адсорбент:дистиллят 1,0:2,6 (пример 6) ухудшаются показатели качества стандартной жидкости СЖР-3 и не отвечают требованиям ТУ.
Для определения экологической безопасности СЖР-3 (тест Эймса на канцерогенность продукта) в число контролируемых параметров был введен показатель содержания полициклических ароматических углеводородов, который не должен превышать 3% по методу IP-346. Полученные образцы отвечали требованиям на экологическую безопасность.
Таким образом, предлагаемый способ получения СЖР-3 при заявленных соотношениях компонентов обеспечивает стабильную технологию получения отечественной экологически чистой стандартной жидкости СЖР-3 с получением требуемых показателей качества как по ТУ 38.101195-2012, так и ASTM D 471-10.