Файл: Гальперин А.Е. Производство присадок к моторным и трансмиссионным маслам.pdf

В табл. 15 приведены функциональные признаки наиболее распространенных присадок.

Т а б л и ц а 15. Функциональные признаки наиболее распространенных присадок, выпускаемых в СССР

П р и м е ч а н и е . Совместимость присадки ЭФО в композициях—удовлетворитель­ ная; остальных присадок—хорошая.

Добавление к моторным маслам многофункциональ­ ной присадки; представляющей индивидуальное химиче­ ское соединение, не всегда дает оптимальный результат. Увеличение содержания присадок в базовых маслах пос­ ле некоторого предела также не дает хороших резуль­ татов. Исследовательские работы и испытания, а также накопленные эксплуатационные данные позволили сде­ лать практический вывод, что эффект улучшения экс­ плуатационных свойств масла оказывается большим при применении композиций из двух и более присадок различного действия. Соотношение компонентов в компо­ зициях, добавляемых к моторным маслам, подбирают экспериментально. Как композиции, так и индивидуаль­ ные соединения, добавляют к моторным маслам в коли­ честве 1—12%.

57

Эффективность присадки, целесообразность ее при­ менения оценивают на основании комплекса испытаний, включающего определение физико-химических свойств самой присадки и присадки в растворе масла, испытания на одноцилиндровых двигателях, на полноразмерных двигателях, на стенде и в эксплуатационных условиях. На основе результатов этих испытаний определенные сорта масел, содержащих требуемые количества тех или иных присадок или их композиций, рекомендуются для эксплуатации в двигателях.

В процессе изготовления присадки контролируются соблюдение технологии, качество сырья и реагентов, а также соответствие физико-химических характеристик присадки требованиям ГОСТ или ТУ. Для определения этих показателей присадки анализируют и испытывают стандартными лабораторными методами. Результаты анализов и испытаний нормируются в определенных пре­ делах. Нижний предел (по минимуму) установлен пото­ му, что при занижении его для тех или иных качествен­ ных показателей свойств присадки смешение ее с базо­ вым маслом не дает желаемого эффекта. Такое масло может быть непригодно для применения в двигателях внутреннего сгорания. Верхний предел (по максимуму) введен для ограничения тех свойств присадки, которые при превышении этого предела своим действием настоль­ ко ухудшают показатели свойств масел, что последние становятся непригодными к эксплуатации в двигателях внутреннего сгорания.

Физико-химические показатели качества присадок должны отвечать следующим требованиям.

Вязкость присадки должна быть достаточно высокой. В противном случае разбавление присадкой масла по­ нижает его вязкостно-температурные свойства, т. е. ухуд­ шает условия сохранения жидкостной смазки трущихся деталей двигателя при различных режимах его работы.

Зольность присадки (за исключением беззольных) также должна быть достаточно высокой, что обусловлено введением в структуру основного химического вещества присадки щелочных металлов (бария, кальция, цинка и др.), которые в виде солей обеопечивают моющие свойства присадок. Присутствие этих металлов в при­ садках прямо связано с такой константой, как щелоч­ ность.

58

Щелочность присадок обусловлена наличием как сво­ бодных, так и связанных щелочных компонентов, и долж­ на быть высокой. Щелочные компоненты присадок пре­ пятствуют укрупнению частиц нагара, поддерживая их в мелкодисперсном взвешенном состоянии, связывают кислоты и другие продукты кислотного характера, об­ разующиеся в цилиндре двигателя в результате термо­ окислительных процессов в маслах и процессов сгора­ ния топлива, тем самым увеличивая сопротивляемость моторных масел лако- и нагарообразованию. Следова­ тельно, зольность и щелочность присадок в какой-то мере характеризуют моющие, противокоррозионные и антиокислительные свойства присадок.

Щелочные компоненты, связывая продукты окисле­ ния и диспергируя частицы нагара, постепенно удаля­ ются вместе с нагаром при прохождении масла в дви­ гателе через систему его очистки на фильтрах или цент­ рифугах. Поэтому о срабатываемости присадки в масле судят по ее зольности и щелочности. По этим же показа­ телям определяют сроки смены масел в двигателе.

Содержание бария, кальция и цинка в присадке нор­ мируют по минимуму, потому что даже при высокой об­ щей зольности, но при недостаточном содержании в золе этих элементов, моющие и противокоррозионные свойства присадки недостаточны.

Содержание фосфора и серы в присадке нормируют по нижнему пределу. Фосфор- и серусодержащие орга­ нические соединения с прочными связями в молекуле образуют на поверхности металлов (особенно свинца и его сплавов) прочную пленку, препятствующую про­ никанию в них коррозионноактивных агентов. Эти же соединения являются хорошими антиокислителями. При уменьшении их содержания в присадке уменьшаются прочность и длительность сохранения на поверхности металла защитной пленки п, следовательно, ускоряется износ двигателя.

Содержание хлора в присадке нормируют по макси­ муму, потому что соединения хлора (если их молекулы не полностью насыщены хлором, т. е. содержат атомы водорода в алифатических цепях) очень агрессивны и разрушают защитную пленку. Коррозионный износ дви­ гателя происходит значительно быстрее. Высокохлори­ рованные соединения с боковыми цепями, полностью на-

59

сыщеннымн хлором, обладают хорошими смазывающими и противозадирными свойствами и применяются в транс­ миссионных маслах. В таких присадках хлор нормиру­ ют по минимуму.

Физико-химические характеристики присадок даютвозможность судить об их соответствии эталону, про­ ходившему испытание на двигателях, но не характери­ зуют эффективность влияния данной партии присадки на эксплуатационные свойства масел. Чтобы хотя при­ близительно оценить эти свойства, разработаны методы лабораторных испытаний влияния присадки на коррози­ онность, моющие свойства масел и их термоокислитель­ ную стабильность.

Коррозионность (по В. С. Пиикевичу, ГОСТ 5162—49) определяют по потере массы пластинки, отнесенной к 1 м2 ее поверхности. Коррозионность масел без приса­ док достигает 100 г/м2, а для масел с присадками не превышает 5—28 г/м2.

Моющие свойства (по ПЗВ, ГОСТ 5726—53) опреде­ ляют, подвергая масло кратковременному испытанию на специальной установке ПЗВ и затем оценивая чистоту боковой поверхности поршня по эталонной шкале. Со­ вершенно чистый поршень без отложений лака на боко­ вой поверхности получает наивысшую оценку — 0 бал­ лов. Поршень с боковой поверхностью, сплошь покрытой лаком черного цвета, получает самую низкую оценку — 6 баллов. Результаты оценки моющих свойств по методу ПЗВ часто хорошо сходятся с результатами моторных испытаний на полноразмерных двигателях. Моющие свойства масел без присадок оценивают до 6 баллов, в смеси с присадками — до 0,5—3 баллов.

Термоокислительная стабильность (по К. К. Папок,

ГОСТ 4953—49) масел без присадок находится в преде­ лах 15—25 мин. Для масел с присадками она повышает­ ся до 60—80 мин.

Однородность товарных присадок зависит от содер­ жания в них побочных продуктов и не вошедших в ре­ акцию исходных веществ. Их отсутствие достигается со­ блюдением технологии изготовления присадки, высоким качеством сырья и реагентов.

Механические примеси в присадках в значительной мере регламентируют однородность последних. Даже в пределах норм в большинстве присадок фактическое со­

60

Г Л А В А 3

ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА ПРИСАДОК И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В настоящее время 'промышленное производство при­ садок осуществляется периодическими процессами за исключением получения алкилфенолов на твердых ката­ лизаторах (КУ-2 и алюмосиликатном). Другие непре­ рывные процессы широкого промышленного распростра­ нения не получили. Все эти процессы проводят в опре­

деленной последовательности с соответствующими ре­ агентами и параметрами: давлением, температурой, со­

отношением реагирующих масс и скоростью реакции. Изменение этой последовательности приводит в некото­ рых случаях к получению присадки иного состава '(мар­ ки)1. Полученные в результате химического синтеза про­ дукты очищают от примесей. Вредные побочные, про­ дукты обезвреживают и по возможности утилизируют.

Каждый процесс оформлен в специальный техноло­ гический узел (отделение). Принципиальные технологи­ ческие схемы описывают последовательность стадий син­ теза различных присадок. Установка промышленного

62

производства присадок представляет собой комплекс технологических отделений, реагентно-сырьевого и то­ варного хозяйств, в определенном порядке связанных друг с другом, а также с объектами, дающими пар, электроэнергию, воду, воздух и собирающими и очищаю­ щими сточные воды.

Основными процессами получения различных приса­ док являются: хлорирование парафина, алкилирование, осернение, сульфирование, фосфирование, конденсация, нейтрализация, отделение механических примесей.

ХЛОРИРОВАНИЕ ПАРАФИНА

Установлено, что ароматические углеводороды с длинными алкильными цепями нормального строения об­ ладают хорошими депрессорными свойствами. В отече­ ственной промышленности депрессоры получают глав­ ным образом алкилированием ароматических соединений (нафталина, фенола). Алкилирующим агентом в техно­ логических процессах получения депрессора АзНИИ и многофункциональной присадки с хорошими депрессор­ ными свойствами АзНИИ-ЦИАТИМ-1 служит хлориро­ ванный парафин с 24—35 атомами углерода в молекуле. Получение хлорированного парафина (ТУ МНП 466—53) заключается в жидкофазном хлорировании парафина (ГОСТ 784—53) свободным хлором (ГОСТ 6718—68) с получением . монохлорпроизводных. Реакция хлориро­ вания экзотермична и сопровождается выделением эквимольного количества хлористого водорода.

Принципиальная технологическая схема установки хлорирования парафина представлена на рис. 1. Сырье— парафин — находится в резервуаре 1. При помощи на­ ружных паровых змеевиков в нем поддерживается тем­ пература 70—80 °С, при которой частично отстаивается вода, дренируемая в канализацию II. Насосом 2 парафин закачивается в дозатор 3 — цилиндрический аппарат с коническим дном и наружным паровым обогревом. Пос­ ле 4—9 ч отстаивания и отделения воды и других при­ месей к раоплавленному парафину можно добавить до 25 вес.% хлорированного парафина X из дозатора 7. Затем из дозатора 3 насосом 4 порцию парафина или смеси закачивают в хлоратор 6 — вертикальный пусто­ телый цилиндрический аппарат с рубашкой для обогре­

63

ва и охлаждения. Внутри реактор обложен свинцовым листом толщиной до- 8 мм для защиты от коррозии, име­ ет насадку из колец Рашига размером 25x25 мм для лучшего контактирования газа с жидкостью. Внизу внутри реактора расположен маточник-барботер для по­ дачи хлора.

Хлор подают в маточник по трубе сверху реактора во избежание застывания парафина в линии подачи хло­ ра при остановках реактора. Жидкий хлор из автоци­ стерны или из баллонов поступает в стационарную ем­ кость 8. Отсюда через регулятор давления 11 он посту­ пает в испаритель хлора 9, а затем в барботер хлора­ тора 6. Необходимую подачу хлора регулируют по рота­ метру.

64