CC BY
123
УДК 665.753.4
В. М. Беляков (асп.)1, М. Н. Рахимов (д.т.н., проф.)1, О. А. Баулин (к.т.н., доц.)2
Исследование смазывающей способности линейных алканов
Уфимский государственный нефтяной технический университет, 1 кафедра нефтехимии и химической технологии, 2кафедра технологии нефти и газа 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 2420857, (347) 2431952, e-mail: belyakov_vadim89@mail.ru
V. M. Belyakov, M. N. Rakhimov, O. A. Baulin
Linear alkanes lubricity study
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, Ufa, 450062, Russia; ph. (347) 2420857, e-mail: belyakov_vadim89@mail.ru
Изучена смазывающая способность линейных алканов. Были проведены исследования влияния индивидуальных линейных алканов С10—С21, которые по температурам кипения соответствуют фракции дизельного топлива (165—360 оС), на смазывающую способность. Определены численные значения диаметра пятна износа исследуемых линейных алканов. Полученные в процессе исследований результаты позволяют прогнозировать смазывающую способность вырабатываемых дизельных топлив на основе данных о количественном содержании линейных алканов и их молекулярной массе. Полученные экспериментальные данные могут также использоваться при разработке противоизносных присадок.
Ключевые слова: диаметр пятна износа; дизельное топливо; линейные алканы; противоиз-носные присадки; смазывающая способность.
The iubricity of linear alkanes was studied. The effects of linear alkanes C10—C21, which correspond to the boiling temperatures of the diesel fuel fraction (165—360 oC) for lubricity were studied. The numerical values of the diameter of the wear scar of linear alkanes were study. Obtained results allow to predict the lubricity of diesel fuel produced on the basis of quantitative content of linear alkanes and their molecular weight. Also, the experimental data can be used in the development of anti-wear additives.
Key words: anti-wear additives; diesel fuel; linear alkanes; wear scar diameter; lubricity.
В связи с ужесточением требований к содержанию вредных веществ в отработавших газах транспортных средств произошли существенные изменения показателей качества дизельных топлив (ДТ), в частности, существенно ограничено содержание серы. С одной стороны, снижение содержания серы в ДТ приводит к снижению удельных выбросов вредных веществ с отработавшими газами. С другой, известно, что при использовании малосернистых ДТ возможно значительное повышение износа деталей топливной аппаратуры дизельных двигателей 1'2.
Ухудшение противоизносных свойств связано с удалением поверхностно-активных веществ, которые образуют прочную защитную пленку на поверхности металла. Последняя
Дата поступления 23.01.14
препятствует непосредственному контакту поверхностей трения, при этом уменьшаются сила трения и износ трущихся деталей.
В литературе имеется незначительное количество публикаций, описывающих смазывающие свойства групп углеводородов 3'4. Однако они носят лишь констатирующий, зачастую противоречивый характер.
Экспериментальная часть
Нами были проведены исследования смазывающей способности линейных алканов как углеводородов, оказывающих значительное влияние на основные показатели качества ДТ:цетановое число, низкотемпературные свойства и др.
Смазывающую способность оценивали стандартизированным методом ISO 12156 на аппарате HFRR.
Сущность метода заключается в том, что образец испытуемого топлива помещают в емкость, в которой поддерживается заданная температура. Металлический шарик прочно закрепляют в вертикально расположенном держателе и прижимают с приложением нагрузки к горизонтально укрепленной металлической пластине. Шарик совершает возвратно - поступательные движения с определенной частотой и длиной хода. При этом поверхность шарика, вступающая в контакт с пластиной, полностью погружена в топливо. Металлические свойства шарика, пластины, температура, нагрузка, прилагаемая к шарику, частота и длина хода шарика стандартизированы (табл. 1) 5.
Таблица 1
Условия проведения испытаний на аппарате HFRR по ГОСТ Р ИСО 12156-1-2006
Параметр Значение
Объем топлива, см3 2
Амплитуда колебаний, мм 1
Частота колебаний, Гц 50
Температура топлива,оС 60
Приложенная нагрузка, г 200
Длительность испытания, мин. 75
Площадь поверхности топлива, мм2 600
кулярной массы с 142 (С10Н22)до 226 г/моль (С1бНз4) наблюдается снижение ДПИ с 547 до 518 мкм (на 5%). При дальнейшем увеличении молекулярной массы углеводородов до 296 г/моль (С21Н44) снижение ДПИ составляет 92%.
Объектами исследований являлись химически чистые линейные алканы, физико-химические свойства которых приведены в табл. 2 6.
Результаты и их обсуждение
Зависимость диаметра пятна износа (ДПИ) исследованных линейных алканов от их молекулярной массы приведена на рис. 1.
Как следует из рис. 1, ДПИ линейных ал-канов зависит от молекулярной массы, причем в исследуемом интервале зависимость не носит линейный характер. Так, при изменении моле-
350 300
140 160 180 200 220 240 260 280 300 Молекулярная масса, г/моль
Рис. 1. Зависимость смазывающей способности линейных алканов от их молекулярной массы
В результате проведенных исследований показано, что смазывающая способность линейных алканов с увеличением молекулярной массы улучшается. При этом влияние углеводородов С10—С16 на смазывающую способность незначительное, а углеводородов С^— С21 существенное.
Таким образом, при разработке нормативно-технической документации для организации промышленного производства дизельного топлива целесообразно предусмотреть технологические решения, направленные на сохранение линейных алканов С16—С21 в дизельных топливах, в таких количествах, которые оказывают положительное влияние на смазывающую способность и воспламенение ДТ без существенного изменения его низкотемпературных свойств.
Таблица 2
Физико-химические свойства исследуемых линейных алканов
Наименование линейного алкана Значение показателя
Общая молекулярная формула Температура кипения, оС Молекулярная масса, г/моль
н-декан С10Н22 174.12 142.29
н-додекан С12Н26 216.28 170.34
н-тетрадекан С14Н30 253.62 198.39
н-гексадекан С16Н34 287.10 226.44
н-октадекан С18Н38 317.50 254.50
н-эйкозан С20Н42 345.30 282.56
н-генэйкозан С21Н44 358.40 296.58
600
550
500
450
400
250
Литература
1. Баулин О. А. Смазывающая способность малосернистых дизельных топлив и методы ее повышения. Дис. ... канд. техн. наук, 2006.— Уфа, УГНТУ.- 124 с.
2. Ахмедзянов Д. А., Минибаева Л. К., Баулин О. А., Усманов Р. Р. // Мир нефтепродуктов.-2012.- №4.- С.24.
3. Азев В. С., Середа А. В. //ХТТМ.- 2009.-№3.- С.23.
4. Шевченко Е. Б. // Нефтепереработка и нефтехимия.- 2013.- №3.- С.28.
5. ГОСТ Р ИСО 12156-1-2006 Топливо дизельное. Определение смазывающей способности на аппарате HFRR.- М.: Стандартинформ, 2006.-С.12.
6. Татевский В. М. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов.- М.: Гостоп-техиздат, 1960.- 432 с.
References
1. Baulin O. A. Smazyvaiushchaia sposobnost' malosernistykh dizel'nykh topliv i metody ee povysheniia. Dis.... kand. tekhn. nauk [Lubricity of low-sulfur diesel fuels and methods to improve. PhD eng.sci. diss.] Ufa, USPTU Publ. 124 p.
2. Akhmedzianov D. A., Minibaeva L. K., Baulin O. A., Usmanov R. R. Mirnefteproduktov. 2012. No.4. P.24.
3. Azev V. S., Sereda A. V. Khimiia i tekhnologiia topliv i masel. No.3. 2009. P.23.
4. Shevchenko E. B. Neftepererabotka i nefte-khimiia. 2013. No.3. P.28.
5. GOST R ISO 12156-1-2006 Toplivodizel'noe. Opredelenie smazyvaiushchei sposobnosti na apparate HFRR [Diesel fuel. Definition of lubricity on the unit HFRR]. Moscow: Standartinform Publ., 2006. P.12.
6. Tatevskii V. M. Fiziko-khimicheskie svoistva individual'nykh uglevodorodov [Physico-chemical properties of individual hydrocarbons]. Moscow: Gostoptekhizdat Publ., 1960. 432 p.
