Турбинное масло
Владельцы патента RU 2458109:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина (RU)
Использование: для смазки газовых, паровых гидротурбин и турбокомпрессоров, в качестве гидравлической жидкости в системах регулирования этих агрегатов. Сущность: турбинное масло содержит в 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, нефтяное масло с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм2/с - до 100. Технический результат - улучшение деэмульгирующих свойств и повышение антиокислительной стабильности. 2 табл., 7 пр.
Изобретение относится к составам турбинных масел, применяемым в маслосистемах для смазки газовых, паровых гидротурбин, 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 - до 100.
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 - до 100.
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-6утил-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.%
Недостатки вышеописанных масел заключаются в низкой стабильности против окисления и неудовлетворительных деэмульгирующих свойствах.
Наиболее близким к предложенному маслу является турбинное масло Тп-22 с (марка 1) по по ТУ 38.101821-2001 (Пат. №2114157, 1997) 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 - до 100.
Недостатками данного масла являются как неудовлетворительные антиокислительные и противоизносные свойства, так и низкая деэмульгирующая способность.
Задача изобретения заключается в улучшении эксплуатационных характеристик турбинного масла.
Поставленная задача достигается созданием турбинного масла на основе нефтяного масла с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм2/с, содержащего 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 и эфир алкилтиофосфата 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,
нефтяное масло с кинематической
вязкостью при 50°С 20-23 мм2/с - до 100.
Достигаемый при этом технический результат заключается в улучшении деэмульгирующих свойств турбинного масла, а также в повышении антиокислительной стабильности. Кроме того, происходит улучшение противоизносных свойств турбинного масла.
Ниже приводятся характеристики 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%;
- алкилтолуолалкиламинотриазол (Irgamet 39) - деактиватор металла, вырабатывается фирмой Ciba по спецификации PS-184210 Version 6. Кинематическая вязкость при 40°С 70-90 мм2/с, общее щелочное число 138-155 мг КОН/г, , плотность при 20°С 940-960 кг/м3;
- 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 мм2/с, кислотное число - менее 10 мг КОН/г, 
1,493-1,499, плотность при 20°С 950-990 кг/м3;
- эфир алкилтиофосфата (Hitec 511T) - беззольная противоизносная присадка, вырабатывается фирмой Afton Chemical. Жидкость от оранжевого до желтого цвета, кинематическая вязкость при 40°С 95 мм2/с, кислотное число не более 175 мг КОН/г, 
не более 1,550, плотность при 20°С не более 1150, 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).
Описываемое масло готовят смешением при 20-40°С нефтяного масла с кинематической вязкость при 50°С 20-23 мм2/с с присадками, взятыми в указанных выше концентрациях.
Готовят образцы масел по примерам 1-7 (таблица 1) и подвергают их испытаниям для определения времени деэмульсации (τд), по ГОСТ 12068, стабильности против окисления по ГОСТ 981 с оценкой кислотного числа (к.ч.), массовой доли осадка и летучих кислот после окисления, а также смазочной способности по ГОСТ 9490.
Составы турбинных масел и результаты сравнительных испытаний представлены в таблицах 1 и 2.
Из таблицы 2 следует, что время деэмульсации после добавления присадок улучшается в 2,3 раза, повышается стабильность турбинного масла против окисления (наблюдается снижение кислотного числа, осадкообразования и выделения низкомолекулярных кислот), а также улучшаются трибологические показатели турбинного масла (снижается диаметр пятна износа, повышаются индекс задира, критическая нагрузка и нагрузка сваривания). Улучшение деэмульгирующих свойств масла уменьшает его потери с сепарируемым водным конденсатом.
Резкое улучшение деэмульгирующих (и одновременно антиокислительных свойств) при добавлении присадок иного функционального назначения является неочевидным эффектом.
Значительное улучшение эксплуатационных характеристик турбинного масла наблюдается только при оптимальных концентрациях присадок.
На основании полученных результатов испытаний выбраны оптимальные интервалы концентраций присадок.
Так, нижний предел концентраций присадок 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилата (Irganox L 135) и эфира алкилтиофосфата (Hitec 511T) определяется возможностью достижения минимального времени удаления воды из масла и достижения высоких антиокислительных показателей турбинного масла. Верхний предел определяется периодом времени удаления воды из турбинного масла и его антиокислительными свойствами, которые практически не изменяются при дальнейшем определенном увеличении концентраций присадок (см. данные по составу 5 таблиц 1-2) и, следовательно, такое увеличение становится экономически нецелесообразным.
Турбинное масло, содержащее присадки в количествах, выходящих за рамки оговоренных концентраций, не обладает необходимыми качественными характеристиками. Только при определенной концентрации присадок наблюдается синергетический эффект - снижение времени деэмульсации и повышение антиокислительной стабильности турбинного масла.
Таким образом, описываемое турбинное масло обладает повышенным качеством, в частности повышенными деэмульгирующими, антиокислительными, противоизносными свойствами.
| Таблица 1 | |||||||||
| Состав турбинного масла | |||||||||
| № п/п | Наименование компонентов | Состав, масс.% | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | Известное масло Тп-22 с марки 1 | ||
| 1 | 2,6-Ди-трет-бутил-4-метилфенол (присадка Ионол) | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 0,9 | 0,9 | 0,8 |
| 2 | Кислый эфир алкенилянтарной кислоты (присадка В15/41) | 0,009 | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 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 | 0,08 | 0,04 | 0,04 | 0,03 |
| 4 | Алкилтолуолалкиламинотриазол (присадка Irgament 39) | 0,009 | 0,01 | 0,03 | 0,05 | 0,06 | 0,03 | 0,03 | 0,05 |
| 5 | 2,6-Диалкилфенол-п-этилалкилат (присадка Irganox L 135) | 0,08 | 0,10 | 0,20 | 0,50 | 0,60 | 0,50 | - | - |
| 6 | Эфир алкилтиофосфата (Hitec 511T) | 0,009 | 0,010 | 0,030 | 0,05 | 0,06 | - | 0,03 | - |
| 7 | Нефтяное масло с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 сст | До 100 |
| Таблица 2 | |||||||||
| Показатели турбинного масла | |||||||||
| № п/п | Показатели качества | Состав по таблице 1 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | Известное масло Тп-22 с марки 1 | ||
| 1 | Стабильность против окисления при 150°С, 16 ч и расходе кислорода 3 дм3/ч: | ||||||||
| - массовая доля осадка, мас.% | 0,006 | 0,002 | 0,002 | 0,002 | 0,002 | 0,006 | 0,006 | 0,006 | |
| - кислотное число, мг КОН/г | 0,10 | 0,06 | 0,06 | 0,06 | 0,06 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | |
| - летучие кислоты, мг КОН/г. | 0,08 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,08 | 0,08 | 0,08 | |
| 2 | Время деэмульсации, с | 118 | 52 | 52 | 52 | 52 | 118 | 118 | 120 |
| 3 | 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 | |
| - индекс задира | 19,6 | 23,3 | 23,3 | 23,3 | 23,3 | 19,6 | 20,8 | 19,6 | |
| - критическая нагрузка, кгс | 56 | 63 | 63 | 63 | 63 | 56 | 58 | 56 | |
| - нагрузка сваривания, кгс | 112 | 119 | 119 | 119 | 119 | 112 | 114 | 112 |
Турбинное масло на основе нефтяного масла с кинематической вязкостью при 50°С 20-23 мм2/с, содержащее 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, кислый эфир алкенилянтарной кислоты, азотсодержащий блок-сополимер окисей этилена и пропилена, алкилтолуолалкиламинотриазол, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит 2,6-диалкилфенол-п-этилалкилат и эфир алкилтиофосфата 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 |
| нефтяное масло с кинематической | |
| вязкостью при 50°С 20-23 мм2/с | до 100 |
