Одержання та переробка нафтопродуктів (стр. 11 из 17)

- мати високу стабільність при зберіганні масла та неминучому в експлуатації контакту з водою;

- не випадати в осад і не відфільтровуватись фільтрами тонкого очищення у період роботи.

Прийнято класифікувати присадки за трьома загальними ознаками:

1) за видом нафтопродукту, для якого вони призначенні;

2) за функціональним призначенням;

3) за механізмом дії (фізичний, поверхнево-адсорбційний, колоїдно-хімічний).

За призначенням присадки можна розділити на такі групи:

1) Індивідуальні, які покращують одну властивість масла:

– в'язкістні присадки, які поліпшують в'язкістно-температурну характеристику (властивості);

– депресорні, які знижують температуру застигання масла;

– миючі (детергенти), які не припускають на деталях двигуна нагарів, лаків, осадів;

– протиокисні, які підвищують стабільність масла;

– протизадирні, які покращують мастильні властивості масел та охороняють деталі двигуна і трансмісії від задиру;

– антикорозійні, які захищають від корозії;

– протиспінювальні, які запобігають спінюванню масел при циркуляції у масляних системах.

2) Багатофункціональні, спроможні поліпшити дві або кілька властивості масла. Це фенолсульфідні, полімерні та інші з'єднання, які містять фосфор і сірку.

Великий внесок у розробку присадок до масел і з'ясування механізму їх дії внесли дослідження радянських вчених С.Е. Крейна, А.М. Кушева, К.К. Панок, А.Б. Виппера, Ю.С. Засловського і багатьох інших.

Вміст та дія присадок

Сучасними дослідженнями встановлено, що присадка рідко покращує якість одного показника масла, частіше, поряд з домінуючим основним, присадка виконує і ряд додаткових функцій. Але, звичайно їх класифікують по основній, виконуваній ними функції. Розглянемо коротко найбільш поширені у маслах присадки та їх вміст:

мийно – диспергійні (3…20%);

протикорозійні (0,1…1,0%);

протизадирні та протизносні (5…10%);

протиокислювальні (0,005…3%);

депресорні (0,1…1,0%);

в’язкостні (0,5…10%);

протипінні (0,0001…0,001%);

антифрикційні (0,5…2,2%);

інгібітори корозії (1…10%).

В'язкістні присадки (атапол, ИХП-234, КП-5, КП-10, КП-20, ПМА «В-1», ПМА «В-2», вініпол та ін.).

Щоб одержати високоякісні масла з високим індексом в'язкості і задовільною прокачуваністю при низьких температурах, недостатньо застосування високоякісної сировини і поліпшення технології нафтопереробки. Значного підвищення цих показників можна домогтися застосуванням в'язкісних присадок.

В'язкістні присадки застосовуються у тому випадку, коди треба підвищити в'язкість масла чи поліпшити його в'язкістно-температурну характеристику, при збереженні низькотемпературних властивостей. Практично, в’язкістні присадки використовуються для одержання різноманітних масел, що забезпечують роботу двигунів у різноманітних кліматичних умовах.

Рис. 6. Вплив вязкістної присадки на в’язкість масла при різних температурах:

1 – малов’язке масло; 2 – масло з в’язкостною присадкою (загущене);

3 – дистилятне масло (однакове за в’язкістю загущеному).

У якості в'язкістних присадок на цей час використовують високомолекулярні з'єднання. До таких присадок відносяться поліметакрилати, полівініалкілові ефіри, а також поліізобутилени. Ці з'єднання майже не збільшують в'язкість при низьких температурах, але значно збільшують при високих робочих, тобто дотримується умова – мінімальна в'язкість при роботі двигуна, але достатня для забезпечення рідинного тертя та рухомості при температурах запуску. Ці присадки підвищують індекс в'язкості масла.

Отримані у такий спосіб масла називаються загущеними і використовуються як всесезонні. Застосування таких мастильних матеріалів сприяє значному зниженню втрат енергії на тертя, що забезпечує економію палива.

Депресорні присадки, які знижують температуру застигання масла(АзНИИ, ПМА-Д, АзНИИ-ЦИАТИМ-1, АФК та ін.).

Присадки, які знижують температуру застигання масла, застосовують з метою збереження рухливості масел при низьких температурах. Додавання до масел цих присадок (їх називають депресорними присадками у кількості 0,1…1,0%) дозволяє знизити температуру застигання на 10…30 °С.

Дії депресорів полягають у гальмуванні процесу утворення у маслі суцільних кристалічних сіток (кристалів парафіну) при зниженні температури, що і дозволяє маслу зберігати свою текучість.

Найбільш потребують внесенню депресорних присадок масла з парафінистих нафт.

Протизносні (ДФ-11, ДФБ, ЕФО, АЗ-309/2), протизадирні (АДТФ, ОТП, ЛЗ-23К, БМА-5) таантифрикційніприсадки (ВИР-1 та ін.).

Призначення цих присадок – це створення та збереження міцної масляної плівки на тертьових поверхнях, вузлах і механізмах тертя при дуже високому тиску. За характером дії присадки, що покращують ці властивості, поділяють на антифрикційні, протизносні і протизадирні – для попередження заїдання поверхонь. Компонентами цих присадок є сполуки хлору, фосфору, сірки. Механізм дії таких присадок представлено на рис 7.

На думку більшості дослідників дія цих присадок полягає у тому, що хлор, фосфор та сірка в умовах високих температур і тиску, вступають у реакцію з поверхнею металу і утворюють хімічні сполуки у вигляді плівок: сульфід, хлорид та фосфат заліза, які передують зварюванню тертьових поверхонь.

Ефективно додаються присадки до малов’язких трансмісійних масел ТАп-15 та ТАп-10 у кількості 5%. За своєю дією вони комплексні, бо мають протизадирні властивості та одночасно підвищують маслянистість мастильних матеріалів.

Протиокисні присадки (іонол, агидол-1, ДФ-11, ИХП-21, КАСП-13, барил, ДБК, НГ-2246 та ін.).

Протиокисні присадки сповільнюють процес окислення, що особливо важливо для масел, які працюють протягом тривалого періоду (турбінні, трансформаторні). Протиокисні присадки, які додають до моторних масел, сповільнюють їх розклад та окислення. Вони тонким шаром покривають деталі в умовах високих температур близько 200…300 °С. Найбільше поширення в якості протиокисних отримали алкіл фенольні присадки.

Антикорозійні присадки (АКОР-1, КП-2, А15/41, СИМ, ВСП та ін.).

Під антикорозійними властивостями у хіммотології розуміють спроможність масла у процесі роботи не здійснювати корозійний вплив на різноманітні металеві вузли, деталі машин і механізмів.

Антикорозійні присадки попереджують чи сповільнюють корозію. Дія їх полягає у тому, що на поверхні металу утворюється захисна плівка, яка не піддається корозії; вони нейтралізують кислі продукти, вступаючи з ними в реакцію, а також зменшують окислення масла.

До складу цих присадок входять речовини трибутілфосфат, фосфор та сірка.

Миюче-диспергійні присадки (ПМС, И-20А, С-300, НСК, АСК, МАСК, АСБ-50, С-5А та ін.).

Найбільш поширені у моторних маслах. Призначення цих присадок – зменшити утворення лакових відкладень та шлаків, що утворюються на деталях двигунів внутрішнього згорання в результаті окислювання масла. Миючі присадки надають маслам властивості утримувати у суспендованому стані нерозчинні в маслі речовини. Крім того, вони утворюють захисний шар на поверхні металу, внаслідок чого продукти окислення не можуть прилипати до деталей.

У зв'язку з тим, що шлакоутворення залежить не тільки від миючих властивостей масел, але й у значній мірі і від протиокисних властивостей, тому миючі присадки, як правило, застосовують разом з ними.

В якості миючих присадок вживають солі нафтенових кислот, а також барієві та кальцієві солі сульфокислот.

Протиспінювальні присадки (ПМС – 200А).

Присадки цього типу добавляються до масел, у тому випадку, якщо у вузлах тертя масло спінюється, що різко погіршує його маслянистість, у результаті чого масляна плівка, яка утворюється на поверхнях тертя, стає хиткою. Це призводить до підвищення зношування деталей.

Для запобігання вспінювання масла застосовують алкілсульфати, полісілоксани та інші сполуки. Ці присадки вводять разом із миючими, тому що останні сприяють спінюванню масла.

Багатофункціональні присадки.

Крім перелічених індивідуальних присадок застосовуються багатофункціональні присадки. які мають особливість комплексно поліпшувати кілька властивостей моторних масел. Ці присадки одержують синтетичним шляхом і вони є складними металоорганічними сполуками. З найбільш застосовуваних багатофункціональних присадок для поліпшення автотракторних масел, відомі такі: БФК і КФК, ЦИАТИМ – 339 (розроблена Центральним інститутом авіамоторних палив та масел), ER, FENOM та інші.

5. Експлуатаційні властивості і використання моторних масел

Умови роботи моторних масел та фактори, які впливають на зміну їх якості

При роботі двигуна внутрішнього згорання на масло впливають різноманітні чинники, які погіршують його якість і, насамперед, це кисень повітря, температура і вуглеводний склад масла. Під дією цих чинників масло старіє, змінює свою початкову якість, у ньому накопичуються розчинні і нерозчинні вуглецеві осади. Температура масла у картері двигуна змінюється від мінусових і може нагріватися до 80…120 °С.

Проте інтервал зміни температур достатньо широкий. Так, наприклад, на голівці та днищі поршня масло прогрівається до 400 °С, а у камері згоряння в момент займання робочої суміші до 1500 °С і вище.

Важливим чинником, що впливає на процес старіння масла є кисень повітря. Під дією кисню повітря при високих температурах утворюються перекиси, які потім утворюють різноманітні продукти більш глибокого окислення.