Химия
Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2013, № З (1), с. 91-93
91
УДК 543.613.22
ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ УДАЛЕНИЯ СЛЕДОВ ВОДЫ ИЗ МИНЕРАЛЬНЫХ МАСЕЛ
© 2013 г. Л.Л. Семенычева1,2, В.В. Полянскова2, Н.В. Кулешова1, Е.В. Гераськина1
1 Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского 2Группа компаний «Росполихим», Н. Новгород
llsem@yandex. т
Поступила в редакцию 17.01.2013
Проведен сравнительный анализ эффективности удаления следов воды из масел для гидромеханических и гидрообъемных передач марок «А» и «Р» с применением различных химических осушителей и вакуумирования. Аналитический контроль осушки проводился методами Дина-Старка, Фишера и пробоя на потрескивание. По методу Фишера в кулонометрическом исполнении проведено определение содержания воды на уровне менее 0.5% в образцах масел указанных марок.
Ключевые слова: примесь воды, минеральные масла, осушка, химические осушители, вакуумирова-ние, сравнение эффективности.
Введение
Содержание воды в нефтяных и синтетических маслах нормируется соответствующими документами. Это связано с тем, что присутствие воды даже в незначительных количествах ухудшает качество масел. Известно, что следы воды приводят к таким нежелательным процессам, как окисление масла и вводимых присадок, коррозия металлических поверхностей и, как следствие, увеличение износа деталей и т.п. [1]. Особое значение определение содержания воды имеет в случае, когда моторные, гидравлические и трансмиссионные масла используются при отрицательных температурах, что приводит к кристаллизации следов воды. В связи с этим критическая оценка методов удаления небольших количеств воды из масел имеет важное практическое значение.
В данной работе приведены сравнительные результаты оценки эффективности удаления воды из масел.
Экспериментальная часть
Осушку образцов гидравлических масел марок «А» и «Р» [2] вакуумированием проводили при остаточном давлении < 0.5 мм рт. ст. и нагревании до 60оС. Применение химических соединений в качестве водопоглощающих агентов, а также осушку масел молекулярными ситами проводили по методикам, предлагаемым для органических растворителей [3-5]. Определение воды в маслах проводили согласно ГОСТ 2477-65 [6], ГОСТ 1547-84 [7] и ГОСТ 24614-81 [8]. Реактив Фишера готовили согласно ГОСТу 14870-77 [9].
Кулонометрическое определение воды проводили на титраторе Фишера «Эксперт 007 М».
Результаты и их обсуждение
При производстве масел часто встает вопрос об удалении следовых количеств воды для получения продукта, соответствующего нормативным документам. В данной работе проведен сравнительный анализ некоторых методов удаления воды на примере гидравлических масел марок «А» и «Р», изготовленных в соответствии с ТУ 38.1011282-89 [2]. Результаты определения воды в образцах исходных масел по методике, предусмотренной нормативными документами на масла [2], а также методом Фишера приведены в табл. 1.
Как следует из результатов испытаний, в ряде случаев наблюдается несоответствие между показателями методов Дина-Старка и пробы на потрескивание (табл. 1). В случае такого расхождения результатов п. 4.3 ГОСТа 2477-65 [6] предписывает: «В сомнительных случаях отсутствие воды проверяется нагреванием испытуемого нефтепродукта в пробирке, помещенной в масляную баню, до температуры 150оС, при этом отсутствием воды считается случай, когда не слышно потрескивания». При производстве масел с новыми эксплуатационными характеристиками такие результаты определения воды не являются достаточными. Информация о количестве воды в масле может быть получена методом Фишера, поскольку минеральные масла относятся к той же группе соединений, для которых разработан ГОСТ 24614-81 [8].
С целью снижения количества диспергированной и растворенной воды проведены экспе-
Таблица 1
Результаты определения воды в гидравлических маслах марок «А» и «Р» _________________различными способами (п = 3, р = 0.95)______________
№ п/п Марка масла Содержание воды в образце
Метод Дина-Старка (ГОСТ 2477-65) [6] Проба на потрескивание (ГОСТ 1547-84) [7] Метод Фишера (ГОСТ 24614-81) [8], масс.%
1 следы отсутствие 0.20±0.01
2 «А» отсутствие отсутствие 0.15±0.02
3 следы отсутствие 0.38±0.01
4 следы отсутствие 0.41±0.01
5 «Р» следы отсутствие 0.39±0.02
6 отсутствие отсутствие 0.28±0.02
Таблица 2
Результаты определения содержания воды в гидравлическом масле марки «А» после ______________________его обработки различными осушителями ____________________________________
Первоначальное содержание воды, масс.% Осушитель Содержание воды после осушки, % Эффективность удаления воды, % от первонач.
0.38 Оксид фосфора^) 0.27 30
Металлический натрий 0.17 57
Ацетилацетон 0.06 85
Молекулярные сита 0.06 86
Таблица 3
Результаты определения воды в гидравлическом масле марки «Р» после его осушки вакуумированием
№ п/п Содержание воды, % Эффективность удаления воды, % от первонач.
исходное после осушки
1 0.41 0.09 78
2 0.39 0.09 77
3 0.28 0.06 77
рименты по химической и физической осушке исследуемых масел. На примере гидравлического масла марки «А» изучили эффективность известных осушителей, применяемых для органических растворителей [3-5]. В соответствии с требованиями методик по удалению воды из органических соединений соответствующими агентами, в образцы масла вводили металлический натрий, оксид фосфора(У), молекулярные сита, ацетилацетон. По окончании процесса осушки образцы масла были проанализированы на наличие воды методом Фишера (табл. 2). Среднее значение случайной погрешности 10%.
Как видно из табл. 2, эффективность осушки масел выбранными агентами различна. Лучшие результаты получены с использованием молекулярных сит и ацетилацетона. Применение для данных целей металлического натрия и оксида фосфора(У) нецелесообразно, так как эффективность их осушающего действия значительно ниже.
Для гидравлического масла марки «Р» проводили обезвоживание вакуумированием (ост. давление ~ 0.5 мм. рт. ст.) при нагревании до 60оС. Результаты аналитического контроля это-
го процесса представлены в табл. 3. Среднее значение случайной погрешности 10%.
Установлено, что данный метод позволяет практически на 80% снизить содержание воды в исследованных образцах масел. При этом степень обезвоживания масла при вакуумировании сопоставима с результатами, полученными при использовании для осушки масел марки «А» молекулярных сит и ацетилацетона (табл. 2). Однако с практической точки зрения вакуумирование имеет технологическое и экономическое преимущество.
Заключение
В качестве способов удаления следов воды из минеральных масел исследованы химические осушители, молекулярные сита и вакуумирование. Аналитический контроль проводился методом Фишера в кулонометрическом варианте, который позволяет контролировать содержание воды на более низком уровне, чем предусмотрено упомянутыми ГОСТами для масел и смазок. Показано, что вакуумирование по эффективности осушки масел не уступает применению для этих целей ацетилацетона и молекулярных сит.
Список литературы
1. Анисимов И.Г., Бадыштова К.М., Бнатов С.А. и др. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочник / Под ред. В.М. Школьникова. Изд. 2-е перераб. и доп. М.: Издательский центр «Техинформ», 1999. 596 с.
2. ТУ 38.1011282-89. Масла для гидромеханических и гидрообъемных передач марок «А» и «Р».
3. Вайсбергер А., Проскауэр Э., Риддик Дж., Тупс Э. Органические растворители. Физические свойства и методы очистки. М.: ИЛ., 1958. 520 с.
4. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита. М.: Химия, 197б. 781 с.
5. Пешкова В.М. Ь-дикетоны. М.: Наука, 1986. 200 с.
6. ГОСТ 2477-65. Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. 6 с.
7. ГОСТ 1547-84. Масла и смазки. Методы определения наличия воды. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2002.
11 с.
8. ГОСТ 24614-81 Жидкости и газы, не взаимодействующие с реактив. Фишера. Кулонометрический метод определения воды. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2002. 13 с.
9. ГОСТ 14870-77. Продукты химические. Методы определения воды. М.: ФГУП Стандартинформ, 2008. 14 с.
ON EFFICIENCY OF REMOVING TRACES OF WATER FROM MINERAL OILS L.L. Semyonycheva, V. V. Polyanskova, N. V. Kuleshova, E. V. Geraskina
A comparative analysis has been carried out of the efficiency of removing traces of water from oils (grade A and grade P) for hydromechanical and hydrostatic transmissions by different chemical desiccant dryers and vacuum drying. The analytical control of the dehydration process has been made using Dean and Stark, a crackle-test and Fisher analytical methods. The coulometric determination of water level less than 0.5% has been conducted for the mentioned samples of oils by the Karl Fischer method.
Keywords: water impurity, mineral oils, exsiccation, chemical desiccant dryers, vacuum drying, comparison of efficiency.