CC BY
41
УДК 665.038
И. Р. Хайрудинов (д.х.н., проф.), Е. Г. Ахметзянов (асп.), И. С. Файзрахманов (к.х.н.), В. М. Капустин (д.т.н., проф.)1
Оценка эффективности воздействия присадок различного строения на смазывающую способность гидроочищенных
дизельных топлив
Институт нефтехимпереработки РБ, отдел фундаментальных исследований 450065, г. Уфа, ул. Инициативная, 12; тел./факс (347) 2422438, е-mail: [email protected]
1РГУ Нефти и газа им. И. Н. Губкина, кафедра технологии нефти и газа г. Москва, Ленинский проспект, 65
I. R. Hajrudinov, E. G. Akhmetzyanov, I. S. Fajzrakhmanov, V. M. Kapustin1
Estimation of efficiency of influence of various additives on greasing ability of hydrocleared diesel fuel
Institute Petroleum refining and Petrochemistry of the RB 12, Initsyativnaya Str, 450065, Ufa, Russia; ph. 347) 2422438, е-mail: [email protected] 1Gubkin Russian State University of Oil and Gas 65, Leninsky pr., Moscow, Russia
Представлены результаты испытаний смесей глубоко гидроочищенного дизельного топлива с различными добавками с целью улучшения смазывающей способности (показателя противоиз-носных свойств) конечного топлива, определяемого по ГОСТ 12156-1-2066. Установлено, что топлива, имеющее добавки веществ, содержащих эфирную группу, связанную с непредельной углеводородной цепью, и карбоксильную группу, связанную с непредельной углеводородной цепью, демонстрируют наилучшие про-тивоизносные свойства. Эфиры, имеющие насыщенные углеводородные цепи, не проявляют смазывающей способности.
Ключевые слова: дизельные топлива класса Евро; испытания эфиров олеиновой кислоты; противоизносные присадки; рекомендации по подбору присадок.
For the purpose of improvement of greasing ability (an indicator of anti-wear additives properties) the final fuel defined in accordance with GOST 12156-1-2066 results of tests of mixes of hydrocleared diesel fuel with various additives are presented. It is established that the fuel with additives containing ether group connected with nonsaturated hydrocarbonic chain and carboxyl group connected with nonsaturated hydrocarbonic chain shown the best anti-wear properties. The ethers with saturated hydrocarbonic chains do not shown greasing ability.
Key words: diesel fuel Euro class; anti-wear additives; tests of ethers of oleic acid; recommendations about selection of additives.
Организация производства гидроочищенных дизельных топлив, соответствующих нормам £N-590, требует введения специальных присадок, улучшающих их смазывающую способность. Наличие этих присадок позволяет защищать трущиеся поверхности топливных насосов высокого давления (ТНВД) от ускоренного износа. В работе 1 отмечается, что при снижении содержания серы в гидроочищенном дизельном топливе с 0.20% до 0.005% ресурс
работы ТНВД уменьшается почти в 10 раз. При введении эффективной смазывающей присадки в топливо время эксплуатации ТНВД значительно возрастает и сопоставимо с контрольным сроком службы.
Отечественные присадки, разработанные в отрасли и испытанные для этих целей 11 2, получают чаще всего на основе кислот таллового масла, для которых характерны высокие значения кислотного числа (96—155 мг КОН/г). Отмеча-
Дата поступления 25.09.11
ется , что наличие в этих присадках смоляных веществ приводит при эксплуатации двигателя к нагарообразованию в камере сгорания и за-коксовыванию форсунок.
С целью осуществления возможности замены кислотных присадок нами ранее 3 была получена и опробована эфирная добавка (ЭД) к дизельным топливам, которая способна улучшать их смазывающую способность. Данная эфирная добавка представляет собой смесь бутилового эфира кислот рапсового масла с антиокислителем «Агидол-12». При добавлении этой ЭД в количестве 1% в гидроочищен-ное дизельное топливо с содержанием серы 0,0345% достигается снижение диаметра пятна износа (ДИ) с 594 мкм до 216—250 мкм.
В данной статье сравнивается смазывающая способность ЭД различного строения, таллового масла и олеиновой кислоты при их введении в глубоко гидроочищенное дизельное топливо.
Материалы и методы исследования
Дизельное топливо, взятое для испытаний, имело следующие характеристики: пределы выкипания 180—290 оС, плотность при 20 оС — 804 кг/м3, содержание серы — 0.003%, вязкость при 20 оС — 2.1 сСт, температура застывания — минус 39 оС, температура вспышки — 67 оС, дизельный индекс — 52.
Испытуемые вещества — эфиры были синтезированы известными методами из соответствующих спиртов, этиленгликоля и масляной кислоты. Талловое масло, олеиновая кислота — товарные продукты. Бутиловый эфир рапсового масла был получен по методике, изложенной в работе 3. Физико-химические свойства
органических соединений, взятых для испытаний, приведено в табл. 1.
ИК-спектры проб были сняты на ИК-спект-рофотометре «Бресогё 75 в кювете КВг толщиной 0.11 мм. Пробы испытуемых веществ предварительно растворяли в исходном дизельном топливе с получением 5% растворов.
В ИК-спектрах моноэфиров (1—3) и диэ-фира (4) отмечены полосы при 1165 нм и 1735 нм, характерные для сложных эфиров. В ИК-спектрах таллового масла и олеиновой кислоты отмечена полоса при 1700 нм, характерная для карбоксильной группы, дополнительно для олеиновой кислоты наблюдается еще полоса при 1640 нм, связанная с присутствием в молекуле двойной связи. В случае бутилового эфира кислот рапсового масла (БЭРМ) наблюдались отчетливые полосы при 1165 нм, 1640 нм и 1735 нм.
Испытания смазывающих свойств образцов проводили по ГОСТ ИСО 12156-1-2006 (на аппарате «ИРКИ») при температуре 60 оС. В табл. 2 представлены результаты испытаний исходного дизельного топлива и смесей дизельного топлива с различными добавками органических соединений.
Результаты и их обсуждение
Смазывающие свойства топлива при введении насыщенных сложных моноэфиров (1—3) не улучшаются даже при содержании 5%. В случае диэфира (4) наблюдается улучшение смазывающей способности топлива только при дозе 5%. Отличные смазывающие свойства дизельному топливу придают добавки таллового масла и олеиновой кислоты, их
Таблица 1
Характеристики веществ, взятых для испытании
Номер образца Наименование и формула соединения Показатели
Плотность, кг/м3 Температура кипения, °С п20
Насыщенные эфиры
1 С7Н15-О2С-С3Н7 860 210 1.4176
2 СЯН17-О2С-С3Н7 861 216 1.4232
3 С9Н19-О2С-С3Н7 862 245 1.4270
4 С3Н7-СО2-СН2-СН2-О2С-С3Н7 992 242 1.4173
Прочие вещества
5 Талловое масло 935 240-400 1.4880
6 Олеиновая кислота 901 374 1.4592
7 Бутиловый эфир кислот рапсового масла 874 330-385 1.4528
Таблица 2
Результаты испытаний топлива с различными добавками
№ Наименование пробы Состав, % Диаметр пятна
п/п топливо добавки износа, мкм
1. Исходное дизельное топливо (ДТ) 100.0 - 675
2. Смесь ДТ и эфира 1 95.0 5.0 672
3. Смесь ДТ и эфира 2 95.0 5.0 652
4. Смесь ДТ и эфира 3 95.0 5.0 622
5. Смесь ДТ и диэфира 4 95.0 5.0 395
6. Смесь ДТ и диэфира 4 99.0 1.0 539
7. Смесь ДТ и таллового масла 95.0 5.0 179
8. Смесь ДТ и таллового масла 99.0 1.0 181
9. Смесь ДТ и таллового масла 99.5 0.5 193
10. Смесь ДТ и олеиновой кислоты 95.0 5.0 175
11. Смесь ДТ и олеиновой кислоты 99.0 1.0 184
12. Смесь ДТ и олеиновой кислоты 99.5 0.5 276
13. Смесь ДТ и БЭРМ 95.0 5.0 248
14. Смесь ДТ и БЭРМ 99.0 1.0 356
15. Смесь ДТ и БЭРМ 99.5 0.5 433
эффективность сохраняется на хорошем уровне при дозе 0.5%. Бутиловый эфир кислот рапсового масла также эффективен в количестве 1%, в количестве 0.5% его смазывающая способность заметно снижается, хотя и соответствует требованиям £N-590 (не выше 460 нм).
Полученные результаты подтверждают высокую эффективность присадок, содержащих карбоксильную группу или эфирную группу, связанную с непредельной углеводородной цепью. Наличие в присадке двух слож-
но-эфирных групп незначительно улучшает смазывающую способность топлива.
Литература
1. Данилов А. М. / / Мир нефтепродуктов.-2001.- №1.- С. 9.
2. Митусова Т. Н., Калинина М. В., Сафонова Е. Е. // Мир нефтепродуктов.- 2010.- № 4-5.-С. 51.
3. Хайрудинов И. Р., Жирнов Б. С., Сидрачева И. И. // Нефтепереработка и нефтехимия.-2011.- №1.- С. 43.
