ТУРБИННОЕ МАСЛО
TURBINE OIL

Изобретение относится к составам турбинных масел, применяемым в маслосистемах для смазки 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 - остальное.
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 - остальное.
Известно турбинное масло (RU №2058376, 1996) следующего состава, % мас.: 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол - 0,2-1,0, кислый эфир пентадецилянтарной 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.%.
Вышеописанные масла обладают недостаточно высокими деэмульгирующими и антикоррозионными свойствами, а также невысокими химической стабильностью и смазочной способностью.
Наиболее близким к предложенному маслу является турбинное масло Тп-22с (марка 1) по ТУ 38.101821-2001 (Пат. №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 и алкилтолуолалкиламинотриазол (Irgamet 39) - 0,005-0,1, нефтяное масло - остальное.
Недостатками данного масла являются как неудовлетворительные антиокислительные, антикоррозионные и противоизносные свойства, так и низкая деэмульгирующая способность.
Задача изобретения заключается в повышении свойств турбинного масла.
2
Поставленная задача достигается созданием турбинного масла, содержащего нефтяное масло с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм/с, 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, эфир алкилтиофосфата, смесь имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов, 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
эфир алкилтиофосфата
0,01-0,05
смесь имидазолинов на основе
органических кислот растительного
происхождения и аминов
0,01-0,10
гидроксилсодержащий сополимер
оксидов этилена и пропилена
0,01-0,1
нефтяное масло с кинематической
вязкостью при 50°С - 20-23 мм<sup>2</sup>/с
до 100,
при этом турбинное масло содержит смесь имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов и гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена в виде смеси, термообработанной при температуре 30-90°С в течение 0,5-2 ч.
Достигаемый при этом технический результат заключается в улучшении деэмульгирующих и антикоррозионных свойств турбинного масла. Кроме того, повышаются также антиокислительные и противоизносные свойства описываемого 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°С, кристаллизации - 69°С;
- 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 ТУ 6-14-614-76, используется как деэмульгатор в маслах и нефтях. Содержание азота 0,50-0,55%, водородный показатель не менее 10,5, содержание золы - 0,5%;
2
20
3
d
- алкилтолуолалкиламинотриазол (Irgamet 39) - деактиватор металла, вырабатывается фирмой Ciba по спецификации PS-184210 Version 6. Кинематическая вязкость при 40°С 70-90 мм/с, n  1,503-1,513, плотность при 20°С 940-960 кг/м;
2
20
3
d
- 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат (Irganox L 135) - высокомолекулярный антиоксидант алкилфенольного типа, вырабатывается фирмой Ciba по спецификации PS-193. Кинематическая вязкость при 40°С 95-150 мм/с, кислотное число менее 10 мг КОН/г, n  1,493-1,499, плотность при 20°С 950-990 кг/м;
2
20
3
d
- эфир алкилтиофосфата (Hitec 511Т), вырабатывается фирмой Afton Chemical. Жидкость от оранжевого до желтого цвета, кинематическая вязкость при 40°С 95 мм/с, кислотное число не более 175 мг КОН/г, n 1,450-1,500, плотность при 20°С 1111 кг/м, температуры самовоспламенения 390°С, вспышки в закрытом тигле 95°С (прибор Пенски-Мартенса), содержание фосфора 9-10% мас., содержание серы 18-20% мас. (Afton Chemical. HiTEC 511T Perfomance Additive. Паспорт безопасности на материал. Preparation information, 07.11.2008; US 2010/0009881, 14.01.2010);
12
18
- смесь имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов (ингибитор Нефтехимеко-1) выпускается по ТУ 2483-022-17197708-94 «Ингибитор коррозии Нефтехимико-1», массовая доля основного вещества 40%, кислотное число не более 10 мг КОН/1 г, температура застывания не выше -40°С, температура вспышки в открытом тигле не ниже 30°С. Получают в результате взаимодействия при температуре 120-140°С полиэтиленполиаминов и высокомолекулярных жирных кислот C-C растительных масел (Научно-технический журнал «Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе», Москва, 2007, №3, с.18-21, Р.С.Магадов, М.А.Силин, Н.М.Николаева и др. Влияние полярных растворителей на свойства ингибиторов серии «НЕФТЕХИМЕКО»);
3
2
- гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена - неионогенный ПАВ (Нефтенол БС, марка Б-1) - ТУ 0258-027-17197708-97 с плотностью при 20°С 1030-1040 кг/м, температурой помутнения 2% раствора в дистиллированной воде 39-44°С, гидроксильным числом 71,00-75,00 мг КОН/г, вязкостью кинематической при 40°С 200,00-240,00 мм/с.
2
Описываемое масло готовят смешением при 20-40°С нефтяного масла с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм/с с композицией присадок, взятых в указанных выше концентрациях. При этом присадки смесь имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов и гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена используют в виде смеси, термообработанной при температуре 30-90°С в течение 0,5-2 ч.
д
Готовят образцы масел по примерам 1-11, состав которых приведен в таблице 1, и подвергают их испытаниям для определения времени деэмульсации (τ) 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 по ГОСТ 9490, скорости коррозии по ГОСТ 9.506 (металлические пластины из стали марки 3, температура 20±2°С, время - 6 часов, среда - 3% водный раствор NaCl, насыщенный сероводородом до концентрации около 3000 мг/л).
Результаты сравнительных испытаний образцов турбинных масел с различными концентрациями присадок и известного масла представлены в таблице 2.
Необходимость использования присадок: смеси имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов и гидроксилсодержащего сополимера оксидов этилена и пропилена в виде смеси, термообработанной при температуре 30-90°С в течение 0,5-2 ч. продиктована тем, что при использовании в турбинном масле вышеуказанных присадок, не прошедших термообработку, положительный эффект не наблюдается (предположительно вследствие взаимодействия присадок между собой).
Предварительная термообработка смеси указанных присадок до введения их в турбинное масло блокирует процесс снижения деэмульгирующих и антикоррозионных свойств турбинного масла и стабилизирует указанные свойства.
Смешение присадок при нормальной или пониженной температуре +20-25°С не активирует смесь и улучшения деэмульгирующих и антикоррозионных свойств турбинного масла не происходит.
Смешение композиции присадок при 30°С, т.е. слабая термообработка в течение 2 ч, уже активирует смесь. Повышение температуры термообработки до 90°С ускоряет процесс активирования и время термообработки снижается до 0,5 ч. Температура ниже 30°С увеличивает длительность процесса, выше 90°С - может вызывать термическую деструкцию наименее стабильных компонентов смеси.
Описываемый эффект использования термообработанной смеси данных присадок является неожиданным.
Таблица 3 иллюстрирует эффективность использования термообработанной смеси присадок - смеси имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов и гидроксилсодержащего сополимера оксидов этилена и пропилена.
Как видно из таблицы, использование в составе турбинного масла смеси вышеописанных двух присадок без термообработки в вышеуказанных условиях практически не улучшает свойства турбинного масла. Применение термообработанной смеси присадок резко улучшает эксплуатационные показатели масла.
Из данных таблицы 2 следует, что достигается значительное улучшение эксплуатационных показателей турбинного масла, а именно улучшаются деэмульгирующие и антикоррозионные, а также дополнительно антиокислительные и противоизносные свойства описываемого масла.
Так, время деэмульсации (удаления воды) для масла Тп-22с (марка 1) составляет 120 с, а для образцов (например, для образца 3) описываемого масла с композицией присадок, включающих термообработанную смесь вышеуказанных присадок, время деэмульсации сокращается до 40 с, т.е. в 3,0 раза, скорость коррозии Ст.3 снижается в 2,8 раза, а также дополнительно улучшаются антиокислительная стабильность, противоизносные свойства турбинного масла.
На основании полученных результатов испытаний выбраны оптимальные интервалы концентраций присадок.
2
Так, нижний предел концентраций присадок 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилата (Irganox L 135), эфира алкилтиофосфата, гидроксилсодержащего сополимера оксидов этилена и пропилена, смеси имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов определяется возможностью достижения минимального времени удаления воды из масла 40 с и скорости коррозии 1,14 г/мч. Верхний предел концентраций вводимых присадок определяется периодом времени удаления воды из турбинного масла и скоростью коррозии стали, которые практически не изменяются при дальнейшем увеличении концентраций присадок и, следовательно, такое увеличение становится экономически нецелесообразным (см. данные по составу 5 таблиц 1-3).
Таким образом, описываемое турбинное масло обладает высокими эксплуатационными показателями, в частности деэмульгирующими, антикоррозионными, антиокислительными и противоизносными свойствами, что приводит к увеличению ресурса работы оборудования.
Таблица 1
Состав турбинного масла
№ п/ п
Наименование компонентов
Состав, % мас.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Известное масло Тп-22с марки 1
1.
2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол (присадка Ионол)
0,7
0,8
0,9
1.0
1,0
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
0,8
2.
Кислый эфир алкенилянтарной кислоты (присадка B<sub>15/41</sub>)
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
0,07
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,03
4.
Алкилтолуолалкилам инотриазол (присадка Irgament 39)
0,09
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.
Смесь имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов (присадка Нефтехимеко-1)
0,009
0,01
0,04
0,10
0,10
0,11
0,04
-
0,04
0,04
0,04
-
7.
Гидроксилсодержащий сополимер оксидов этилена и пропилена (присадка Нефтенол БС марка Б-1
0,009
0,01
0,04
0,10
0,10
0,11
0,12
0,04
0,04
0,04
0,04
-
8.
Эфир лкилтиофосфата Hitec 511Т
0,09
0,01
0,03
0,05
0,06
0,03
0,03
0,03
0,03
0,08
0,10
-
9.
Нефтяное масло с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм<sup>2</sup>/с
До 100,00
Таблица 2
Показатели турбинного масла
№ п/п
Показатели
Значения по примерам (составам) таблицы 1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Известное масло Тп-22с марка 1
1.
Стабильность против окисления при 150°С, 16 ч и расходе кислорода 3 дм<sup>3</sup>/ч:
- массовая доля осадка, % мас.
0,006
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,006
0,006
0,007
0,007
0,007
0,006
- кислотное число, мг КОН/г
0,10
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,10
0,10
0,12
0,12
0,12
0,10
- летучие кислоты мг КОН/г
0,08
0,009
0,009
0,009
0,009
0,04
0,08
0,08
0,09
0,09
0,09
0,08
2.
Смазочная способность (ЧШМ);
- диаметр пятна износа, мм, при нагрузке 63 кгс
1,99
0,39
0,39
0,39
0,39
1,99
1,55
1,99
1,55
1,55
1,99
1,99
- индекс задира
19,6
23,3
23,3
23,3
23,3
19,6
20,8
19,6
20,8
20,8
19,6
19,6
- критическая нагрузка, кгс
56
63
63
63
63
56
58
56
58
58
56
56
- нагрузка сваривания, кгс
112
119
119
119
119
112
114
112
114
114
112
112
3.
Время деэмульсации, с
120
40
40
40
40
118
119
118
119
118
119
120
4.
Скорость коррозии Ст.3, г/м<sup>2</sup>
3,24
1,14
1,14
1,14
1,14
1,18
3,20
3,22
3,24
3,23
3,24
3,24
Таблица 3
Эффективность использования термообработанной смеси присадок: смеси имидазолинов на основе органических кислот растительного происхождения и аминов и гидроксилсодержащего сополимера оксидов этилена и пропилена
№ п/п
Показатели
Известное турбинное масло
Турбинное масло состава 3, полученное с использованием смеси присадок без термообработки
Турбинное масло состава 3, полученное с использованием термообработанной смеси присадок (60°С, 1 час)
1
Время деэмульсации, с
120
118
40
2
Стабильность против окисления (150°С, 16 ч, расход кислорода 3 дм<sup>3</sup>/ч):
- кислотное число, мг КОН/г
0,006
0,006
0,001
- осадок, % мас.
0,10
0,11
0,05
- летучие кислоты, мг КОН/г
0,08
0,09
0,009
3
Коррозия на Ст.3, г/м<sup>2</sup>
3,24
3,21
1,14
4
Смазочная способность (ЧШМ):
1,99
1,98
0,39
- диаметр пятна износа, мм, при нагрузке 63 кгс
- индекс задира
19,60
19,64
23,30
- критическая нагрузка, кгс
56
58
63
- нагрузка сваривания, кгс
112
114
118