Компрессорное масло
Изобретение относится к области нефтехимии, конкретно составу компрессорного масла, предназначенному для использования в поршневых воздушных компрессорах, работающих в условиях высоких температур и перепада давления. Сущность: масло, содержит в мас.%: 2,6-ди-трет-бутил-4-метил-фенол 0,2-0,6, беззольный диалкил- или диалкилфенилдитиофосфат 0,2-1,2, алкилированный фенил-α-нафтиламин с алкильной группой C8-C9 0,2-0,5, базовое масло до 100. Причем в качестве базового масла масло содержит синтетическое масло на основе полиальфаолефинов с кинематической вязкостью более 10 мм2/с при 100°С. Масло может также содержать 0,01-0,1% кислого эфира алкенилянтарной кислоты и 0,001-0,005% полиметилсилоксана. Технический результат - повышение стойкости к образованию углеродистых отложений в нагнетательных линиях теплонапряженных поршневых воздушных компрессоров высокого давления. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области нефтехимии, конкретно составу компрессорного масла, предназначенного для использования в поршневых воздушных компрессорах, работающих в «тяжелом» режиме. Основными факторами, определяющими «тяжесть» работы масла в воздушном компрессоре, являются температура и давление нагнетаемого воздуха. Масла для «тяжелых» условий подпадают под категорию L-DAC стандарта ISO 6743/3А «Смазочные материалы, индустриальные масла и родственные продукты (Класс L). Классификация. Часть ЗА. Группа D (компрессоры)». Масла категории L-DAC предназначены для наиболее жестких условий применения допускаемых стандартом ISO 6743/3А: в компрессорах с давлением на выходе более 1 мПа, температурой на выходе более 140°С, но менее 160°С, перепадом давления на ступени более 3:1.
В настоящее время в России производятся и эксплуатируются воздушные компрессоры высокого давления (20 мПа и выше), которые имеют температурные параметры более жесткие (180-220°С), чем это допускается стандартом ISO 6743/3А для категории L-DAC. Эксплуатация этих компрессоров на известных маслах представляет значительные трудности в связи с сильным образованием углеродистых отложений (так называемым, нагарообразованием) на клапанах, в нагнетательных воздухопроводах и холодильниках компрессорных установок. Последнее делает необходимым частые разборки компрессора с целью очистки клапанов и нагнетательных линий. Несвоевременное удаление углеродистых отложений или усиленное их образование, связанное с применением некачественного масла, может приводить к возгораниям и взрывам с разрушением компрессора, имеющим тяжелые последствия для обслуживающего персонала.
Известны масла для воздушных компрессоров высокого давления, получаемые из остаточных погонов сернистых и малосернистых нефтей использованием различных технологических процессов очистки. При таком способе производства эксплуатационные свойства создаются подбором химического (главным образом, углеводородного) состава масел, полученных из нефтей различных месторождений (Высоковязкие масла для воздушных компрессоров кислородных установок. Труды ВНИИНП, вып.12, «Нефтяные масла и присадки к ним», 1970, с.142-155, издательство «Химия»).
Эти неингибированные присадками масла удовлетворительно проявляют себя при «легких» и «средних» условиях работы, но мало подходят для тяжелых условий.
Более перспективным оказалось создание эксплуатационных свойств масел с использованием не только свойств базового масла, но и присадок.
Известно смазочное масло для газовых компрессоров высокого давления, состоящее из основы смеси изоалканов и нафтенов с добавлением полиизобутилена и в качестве противоизносной присадки алкенилянтарной кислоты или ее производных в количестве 0,05-5% (Заявка Японии №56-38393, кл. С 10 М 3/18, 1981).
Недостатком этого масла является низкая термоокислительная стабильность, без чего невозможно получение хороших антинагарных свойств.
Известно компрессорное масло, предназначенное для смазки компрессоров высокого давления при производстве полиолефиновых пленок. Масло содержит в своем составе 5-50 мас.% полиизобутилена с молекулярной массой 500-15000, 0,1-1 мас.% жирных кислот, содержащих 8-22 атомов углерода и 0,01-2 мас.% антиокислителя представляющего собой дву- или тризамещенный фенол (Пат. Великобритании №1338505, кл. С 10 М 1/24, C 5 F, 1973).
Это масло хорошо ведет себя при компримировании среды, не содержащей кислорода (низших олефинов), но из-за высокого нагарообразования совершенно не подходит для компрессоров воздуха высокого давления.
Наиболее близким к заявляемому по составу компонентов и является смазочное масло, особенно, для паровых турбин, состоящее из большей компонентной части минерального смазочного масла и меньших количеств общеизвестных маслорастворимых присадок:
- алифатической поликарбоновой кислоты с по меньшей мере 12 углеродными атомами,
- алкилфенола,
- ароматического амина (включая акилзамещенный фенил-α-нафтиламин),
- диалкилдитиофосфата (в том числе беззольного)
(Патент Германии №1594405, кл. С 10 М 1/48, 23 с, 1/01, 1974).
Недостатком этого масла, как и других известных, является повышенное образование углеродистых отложений при использовании его в теплонапряженных поршневых воздушных компрессорах высокого давления.
Задачей настоящего изобретения является разработка состава компрессорного масла, обладающего пониженной склонностью к образованию углеродистых отложений в нагнетательных линиях теплонапряженных поршневых воздушных компрессоров высокого давления.
Для решения поставленной задачи предлагается компрессорное масло на основе базового масла, содержащее 2,6-ди-трет-бутил-4-метил-фенол, беззольный диалкил или диалкилфенилдитиофосфат, алкилированный фенил-α-нафтиламин с алкильной группой C8-C9, которое согласно изобретению в качестве базового масла содержит синтетическое масло на основе полиальфаолефинов с кинематической вязкостью более 10 мм2/с при 100°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| 2,6-ди-трет-бутил-4-метил-фенол | 0,2-0,6 |
| Беззольный диалкил или диалкилфенилдитиофосфат | 0,2-1,2 |
| Алкилированный фенил-α-нафтиламин с алкильной | |
| группой C8-C9 | 0,2-0,5 |
| Базовое масло | До 100 |
Причем предлагаемое компрессорное масло может содержать при необходимости в своем составе 0,01-0,1 мас.% кислого эфира алкенил-янтарной кислоты и 0,001-0,005 мас.% полиметилсилоксана.
Использование в качестве базового масла синтетического масла на основе полиальфаолефинов с кинематической вязкостью более 10 мм2/с при 100°С позволяет повысить устойчивость компрессорного масла к воздействию воздушной среды в условиях высоких температур, давления и контакта с металлическими поверхностями, и тем самым снизить склонность к образованию углеродистых отложений. Кроме того, предлагаемое масло обладает повышенными противоизносными свойствами и хорошей способностью уплотнять зазоры в цилиндропоршневой группе.
Предлагаемое компрессорное масло готовят путем смешения компонентов при перемешивании и температуре 60-80°С. Ниже приводится характеристика компонентов, используемых при приготовлении компрессорного масла:
- 2,6-ди-трет.-бутил-4-метил-фенол. Товарно-производимым примером этого продукта может быть присадка Агидол-1, вырабатываемая по ТУ 38.5901237-90. Представляет собой белый кристаллический порошок, используется в качестве антиокислительной присадки в смазочных маслах и топливах. Температура плавления 69,5-70°С, температура кристаллизации 69°С.
- Беззольный диалкил или диалкилфенилдитиофосфат. Товарными примерами этого продукта могут быть присадки АДТФ по ТУ 38.101105-84, ВНИИП-715 по ТУ 38.40143-83 и Irgalube 63 фирмы Ciba. Присадки представляют собой вязкие жидкости от коричневого до светло-коричневого цвета.
- Алкилированный фенил-α-нафтиламин с алкильной группой C8-C9. Товарным примером этого продукта может быть Irganox L 06 фирмы Ciba. Твердое вещество температура плавления выше 75°С
- Кислый эфир алкенилянтарной кислоты. Товарными примерами этого продукта могут быть: В 15/41 по ТУ 6-14-866-86, Irgacor L 12 фирмы Ciba или Lubrizol® 859 фирмы Lubrizol. Представляет собой вязкую жидкость желтого или светло-коричневого цвета. Добавляется в смазочные масла в качестве присадки, подавляющей ржавление металлических поверхностей в присутствии воды.
- Полиметилсилоксан (присадка ПМС-200А). Вырабатывается по ОСТ 6-02-20-79, добавляется в смазочные масла для улучшения антипенных свойств.
- Основа - синтетическое масло на основе алифатических углеводородов с вязкостью более 10 мм2/с при 100°С, например масло ПАОМ-12 по ТУ 38.4011093-2003 или ПАОМ-20 по ТУ38.401-58-42-92 или синтетическое полиальфаолефиновое масло Synfluid PAO 25 CST MVP фирмы Chevron Phillips.
Для иллюстрации существа предлагаемого технического решения вышеуказанным способом было приготовлено 12 образцов предлагаемого компрессорного масла. В таблицах 1 и 2 приведены составы приготовленных образцов и результаты испытаний. В таблице 1 приведены составы и результаты испытания масел, приготовленных с использованием в качестве основы полиальфаолефинового масла ПАОМ-12 (с вязкостью 12 мм2/с при 100°С), а в таблице 2 приведены составы и результаты испытания масел, приготовленных на базовом полиальфаолефиновом масле ПАОМ-20 (с вязкостью 20 мм2/с при 100°С).
Приготовленные образцы были испытаны с использованием метода оценки склонности масел к нагарообразованию на приборе Папок по ГОСТ 23175. Навеску масла 0,5 г в стальной чашке помещали на нагретую до 200°С или 210°С пришлифованную плиту и нагревали 72 или 45 часов. После испытаний стальные чашки отмывали петролейным эфиром в аппарате Сокслета. Было установлено, что количество нерастворимых в петролейном эфире продуктов, образующееся в стальных чашках при подобных испытаниях, хорошо согласуется с количеством углеродистых отложений, образующихся на клапанах, при эксплуатации теплонапряженного компрессора высокого давления ВШВ 2,3/230 на маслах разного качества.
Испытания на приборе Папок использовались в качестве метода, позволяющего прогнозировать поведение масел в нагнетательной линии компрессора.
Причем масла с вязкостью 12 мм2/с при 100°С испытывали при температуре 200°С и длительности 72 часов (таблица 1), а для масел с вязкостью 20 мм2/с при 100°С условия были ужесточены: 210°С при длительности 45 часов (таблица 2).
Помимо образцов на основе полиальфаолефинов в таблице 1 приведены результаты испытаний нефтяного масла с заявляемым пакетом присадок и с вязкостью 12 мм2/с при 100°С. В таблице 2 приведены результаты испытаний нефтяного масла с заявляемым пакетом присадок и с вязкостью 20 мм2/с при 100°С. Для сопоставления в таблице 1 приведены результаты испытаний, применяемых в промышленности компрессорных масел.
Данные, приведенные в таблице, подтверждают, что предлагаемое компрессорное масло значительно превосходит по устойчивости к образованию углеродистых отложений товарные масла, а также опытные масла на основе минеральных масел.
| Таблица 1 | |||||||||
| Масло | Компоненты, содержание, мас.% | Нерастворимые в петролейном эфире при испытании на приборе по ГОСТ 23175 (200°С,72 ч, навеска 0,5 г), % | |||||||
| 2,6-ди-трет-бутил-4-метил-фенол | Беззольный диалкил или диалкилфенил-дитиофосфат | Алкилированный фенил-α-нафтиламин с алкильной группой C8-C9 | Кислый эфир алкенил-янтарной кислоты | Полиметил - силоксан | Базовое масло | ||||
| АДГФ | Irgalube 63 | ||||||||
| Предлагаемое, образцы номер | 1 | 0,2 | 1,2 | - | 0,2 | - | - | Синтетическое углеводородное на основе алифатических углеводородов, до 100 | 2,5 |
| 2 | 0,6 | 0,2 | - | 0,5 | - | - | 2,1 | ||
| 3 | 0,4 | 0,5 | - | 0,3 | - | - | 0,9 | ||
| 4 | 0,4 | 0,5 | - | 0,3 | 0,01 | 0,001 | 1 | ||
| 5 | 0,4 | 0,5 | - | 0,3 | 0,1 | 0,005 | 1,3 | ||
| 6 | 0,4 | 0,3 | 0,3 | 0,03 | 0,002 | 0,8 | |||
| 7 | 0,4 | 0,5 | - | 0,3 | 0,05 | 0,002 | Нефтяное масло до 100 | 3,1 | |
| К2-24 по ТУ 38.401-58-43-92 | 0,4 | 0,6 | - | - | 0,002 | 16,2 | |||
| К3-10 по ТУ 38.401724-88 | 0,4 | 0,6 | - | - | - | 0,002 | 10,1 |
1. Компрессорное масло на основе базового масла, содержащее 2,6-ди-трет-бутил-4-метил-фенол, беззольный диалкил- или диалкилфенилдитиофосфат, алкилированный фенил-α-нафтиламин с алкильной группой C8-C9, отличающееся тем, что в качестве базового масла оно содержит синтетическое масло на основе полиальфаолефинов с кинематической вязкостью более 10 мм2/с при 100°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| 2,6-ди-трет-Бутил-4-метил-фенол | 0,2-0,6 |
| Беззольный диалкил- или диалкилфенилдитиофосфат | 0,2-1,2 |
| Алкилированный фенил-α-нафтиламин с алкильной группой C8-C9 | 0,2-0,5 |
| Базовое масло | До 100 |
2. Масло по 1, отличающееся тем, что оно дополнительно сдержит кислый эфир алкенилянтарной кислоты в количестве 0,01-0,1 мас.% и полиметилсилоксан в количестве 0,001-0,005 мас.%.
