Улучшение композиций дизельных масел для повышения химмотологических свойств

АННОТАЦИЯ

Изучены эксплуатационные качества дизельные масел Ферганского нефтеперерабатывающего завода, влияние коллоидно-химического состава и структуры масла на химмотологические свойства. А также, изучено влияние коллоидно-химмотологических свойст масел на надёжность и долговечность двигателей внутреннего сгорания. Разработаны новые композиции дизельных масел с улучшенными эксплуатационными качествами.

ABSTRACT

The operational properties of diesel oils of the Ferghana oil refinery, the influence of the colloidal chemical composition and structure of the oil on the chemical properties were studied. And also, the influence of the colloidal-chemotological properties of oils on the reliability and durability of internal combustionengines has been studied. Developed new diesel oil compositions with improved performance.

Ключевые слова: дизельные масла, двигатель внутреннего сгорания, коллоидно-химический состав, химмотология, эксплуатационные качества  масел,  композиция, коагуляция, углеводородный состав нефти.

Keywords: diesel oils, internal combustion engine, colloidal chemical composition, chemotology, oil performance, composition, coagulation, oil hydrocarbon composition.

Разработки передовых технологий в сфере машиностроения и двигателестроения позволили производить высокотехнологичные продукты в вышеуказанных отраслях промышленности. Особое развитие наблюдается в производстве современных двигателей внутренних сгорания (ДВС) удельной мощностью относительно её массе. Достижение высокой мощности и надёжности при минимальной массе ДВС достигается за счёт применения новых композиций сплавов, минамального допуска и зазора между трущимеся поверхностями, повышение  уровня тепловой нагрузки и т.д. Все эти параметры служат увеличению форсированности ДВС, и, соответственно увеличению её полезной мощности. Но с увеличением её форсированности, мощности, тепловой нагрузки, а также уменьшение зазоров между трущимеся поверхностями ДВС, режимы и условия работы для масел становятся очень жесткими [1, 2].

Соответственно, это ставит задачу перед производителями моторных масел, повышать качество и уровень химмотологических свойств моторных масел до требуемых стандартов. Такая тенденция наблюдается в классификациях требований для смазочных материалов, такие как API, ACEA, JACA, ILSAC и т.д. Каждый крупный автопроизводитель, а также производитель ДВС, трансмиссий и силовых приводов после их проектирования, закладывает соответствующие регламент и минимальные условия их эксплуатации.

Это относится и к дизельным маслам, так как дизельные двигатели намного форсированнее и теплонапряженнее, чем остальные виды ДВС. А это предъявляет более жесткие требования к дизельным маслам, таким как смазывающие, противозадирные, антифрикционные свойства, индекс вязкости, антиокислительная устойчивость, высокодиспергирующие и антикоагуляционные свойства, депрессионные свойства против низкотемпературного застывания и многие другие [2, 5].  

Дизельные масла, как и другие моторные масла, состоят из основы базовых компонентов масел и различных функциональных присадок различного назначения, которые улучшают те, или иные физико-химические показатели и эксплуатационные свойства товарного моторного масла. Базовые компоненты масла – могут быть минерального, синтетического и полусинтетического происхождения. Последние получают на основе смеси нефтяных и синтетических компонентов. Присадки могут состоять из различных синтезированных химических компонентов.

Качество дизельных масел зависит от качества базовых масел, присадок и оптимального соотношения их композиции. Качество нефтяного минерального базового масла также зависит от углеводородов, входящих в их состав.

Для решения проблем эксплуатационных качеств дизельных масел, производимых в Узбекистане, Ферганским нефтеперерабатывающим заводом и лабораторией «Химии нефти» Института общей и неорганической химии Академии Наук Узбекистана (ИОНХ АН РУз) были проведены научно-исследовательские работы.  Цель научной работы изучение коллоидных свойств дизельных масел ФНПЗ для повышения химмотологических и эксплуатационных свойств последних. 

Литературный обзор технологий [3,4,5] производств современных моторных масел и исследования дизельных масел ФНПЗ показало, что качество получаемых базовых минеральных масел находится в прямой зависимости от  группового углеводородного состава и глубины очистки дистиллятных и остаточных масляных фракций.

Объектом исследования является дизельное моторное масло М-14Г2к, так как именно эта марка дизельного масла составляет основной объем производства на ФНПЗ и широко применяется в народном хозяйстве Узбекистана.

Процедура приготовления опытного образца моторного масла проводилась смешением компонентов масла М-14Г2к III и II фракций из резервуаров № 128 и № 308, соответственно, и с добавлением присадок К-61, К-471н и антипенной присадки ПМС-200А. Физико-химические свойства исходных компонентов и приготовленного масла анализировались по качественным показателям.

Физико-химические показатели исходных компонентов масла представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Физико-химические свойства компонентов базовых масел ФНПЗ

Рецептура нового масла, получившее условное название «ИОНХ», приготовлено на базе компонентов масла М-14Г2к и содержит:

Компонент готового масла III фракции     –  12,44 %

Компонент готового масла II фракции      –  82 %

К-471н                                                          –  4,4%

К-61                                                               – 1,15 %

ПМС-200А                                                    –  0,005 %

Соотношение компонентов было подобрано, исходя из необходимости обеспечения кинематической вязкости моторного масла в пределах 13,5-14,5 мм²/с при 100^оС.

Таблица 2.

Качественный анализ приготовленного масла М-14Г2к

*Данные цеха №10 Ферганского нефтеперерабатывающего завода.

Приготовленное моторное масло М-14Г2к соответствует показателям технического стандарта предприятия TsH 05767930-240:2014 [6].

Анализируя данные таблицы 2, качественные физико-химические показатели полученного нового образца и действующей заводской композиции дизельного масла М-14Г2к, следует отметить, что, основной эксплуатационный показатель масла - индекс вязкости повысился на 43 пункта с 92 до 135. Этот показатель индекса соответствует требованиям 3-группы базовых масел по классификации API, в то время, как заводская рецептура масла отвечает только требованиям 1-группы.

Изучение углеводородного состава и объемного количества компонентов каждой из композиций проводили методом газовой хроматографии с использованием хроматографа «Agilent Technology 7890A». Качественные показатели состава масел, такие как нафтено - парафиновые, ароматические углеводороды и смолистые соединения, рассчитанные на основе хроматограмм, представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Групповой углеводородный состав композиций дизельных масел

Выводы

В результате экспериментальных исследований установлено, что масла, приготовленные из базовой основы, преимущественно состоящей из парафино-нафтеновых углеводородов с молекулами изо-строения, повышают их коллоидную стабильность за счёт высокого индекса вязкости, а также повышенной антиокислительной способности, предотвращающей преждевременную коагуляцию дизельных масел. Преобладание ароматических углеводородов в исходных композициях дизельного масла М-14Г2к снижает уровень эксплуатационных характеристик и свойств моторных масел.

Таким образом, проведенные исследования способствуют оптимизации технологии подбора композиции и приготовления высококачественного дизельного масла с улучшенными эксплуатационными свойствами.

Список литературы:
1. Фукс И.Г., Спиркин В.Г.,Шабалина Т.Н. Основы химмотологии. Химмотология в нефтегазовом деле .Учебное пособие. -М: -ФГУП Изд-во "Нефть и газ" РГУ Нефти и газа имени И. М. Губкина, 2004 – 280 с.
2. Сафонов А.С. Ушаков А.И. Гришин В.В. Химмотология горюче-смазочных материалов. СПб.: НПИКЦ, 2007. — 488 с.
3. Капустин В.М., Тонконогов Б.П., Фукс И.Т. Технология переработки нефти. Часть третья. Производство нефтяных смазочных материалов. Москва: Химия, 2017. — 328 с.
4. Капустин В.М. Нефтяные и альтернативные топлива с присадками и добавками . М.: КолосС, 2008. - 232 с.
5. Лосиков Б.В. (ред.) Нефтепродукты: свойства, качество, применение . Справочник. — Москва: Химия, 1966. — 776 с.
6. http://fnpz.uz/index.php/ru/uslugi/produktsiya. Дата обращения.1.12.2019.