Введение к работе
Актуальность. Охрана окружающей среды по общественной значимости занимает одно из ведущих мест в мире, ибо развивающийся экологический кризис становится реально опасным и вызывает необходимость ужесточения требований к экологическим свойствам нефтепродуктов на стадии их получения и применения.
К нефтепродуктам, загрязняющим окружающую среду от транспортировки
до утилизации, после выработкисвоего ^ресурса, относятся смазочные масла, в
структуре которых преобладающее место занимают моторные. Они повышают
токсичность выхлопа отработавших газов (ОГ) при работе двигателей внутрен
него сгорания (ДВС). При этом растворенная органическая фракция ОГ на
70-80 % формируется углеводородами масла, а из содержащихся в ОГ твердых
частиц около 30 % образуется при сгорании масла, засасываемого в камеру сго
рания. ,,
Дымность и содержание твердых частиц в ОГ зависят от расхода масла, определяемого на 70-85 % его угаром, в том числе из-за испарения в цилинд-ро-поршневой группе (ЦПГ) двигателя. Снижение угара - это наиболее эффективный способ уменьшения эксплуатационных потерь и реализации мер в повышении экологичности автотранспорта. Последнее обеспечивается использованием масел с улучшенными эксгагуатационными свойствами, достигаемыми сбалансированным пакетом или композициями присадок, а также смешением с синтетическим компонентом, оптимизирующим объемные и поверхностные свойства масел и повышающим их биоразлагаемость. В этой связи испаряемость масел в соответствии с требованиями прогрессивных стандартов следует считать важнейшей эксплуатационной и экологической характеристикой.
Последнее относится не только к моторным маслам, но и маслам, работающим в вакуумной технике, для которых показатель испаряемости как функции давления насыщенных паров (ДНП) является основным браковочным показателем.
Недопустимое превышение ДНП, снижающее срок службы вакуумного масла, вызывается попаданием в него откачиваемых сред и происходящими окислительными процессами, что приводит к образованию трудноутилизируе-мых экологоопасных отходов. Более стойки к откачиваемым средам синтетические вакуумные жидкости, но их высокая стоимость ограничивает область применения. В соответствии с этим перспективным и актуальным следует считать разработку вакуумного масла на основе смеси нефтяного и синтетического компонента, когда реализуется высокий уровень эксплуатационных свойств последнего в целевом продукте и его невысокая цена из-за преимущественного содержания нефтяного составлямщего. Для исследования совмеспмости этих
4.
компонентов нефтяное масло, применяющееся без присадок в качестве вакуумного, можно рассматривать как модель в наработке данных по созданию и про» изводству масел на смешанной основе с повышенным сроком службы. И в этом случае одной из задач является обеспечение рационального их использования и снижения объемов отработанных экологоопасных продуктов.
Без решения указанных проблем невозможна полная реализация природо
охранных мероприятий, актуальных как для России, так и Сирийской Арабской
республики (САР). __ _ ..
Цель и задачи работы. Повысить рациональное и экологически безопасное применение масел в ДОС и вакуумных механических насосах путем снижения испаряемости.
Это потребовало."
- разработать условия экспрессного метода оценки испаряемости масел и
установить его корреляцию с методом Щ151581;
исследовать влияние вязкости, фракционного и химического состава _ нефтяных масел на их испаряемость;
определить взаимосвязь испаряемости и термоокислительной стабильности нефтяных масел и возможность регулирования этих свойств с помощью синтетического компонента;
разработать и предложить рецептуру вакуумного масла с улучшенными эксплуатационными и экологическими свойствами;
выдать рекомендации для изменения технологии получения базового моторного масла с испаряемостью по нормам DM 51581;
- оценить токсичность ОГ при работе ДВС на масле с пониженной испа
ряемостью.
Научная новизна. Показано, что скорость испарения нефтяных масел, являясь аддитивной величиной, складывающейся из скоростей испарения содержащихся фракций, линейно снижается с повышением средней температуры их кипения. Линейный характер носит и зависимость логарифма скорости испарения масел от температуры процесса. При высоких температурах работы в верхней канавке поршневого кольца ДВС испаряемость масла определяет фракционный состав; при пониженных (картер и юбка поршня) более четко прослеживается влияние и его химического состава. Выявлена неоднозначность роли диизоок-тилсебацината (ДОС) в испаряемости масел: жесткие условия работы моторных масел и наличие в них присадок, способных к ассоциативным образованиям с ДОС (5 % масс.), усиливают испаряемость масел М-12 и М-14 (ферганские), из-за ограничения подавления окислительных процессов в среде масла; отрицательно воздействует ДОС и иа термическую устойчивость этих масел;
5.
значительно более низкие температуры эксплуатации вакуумного масла без присадок способствуют положительному влиянию ДОС (5 % масс.) в повышении термоокислительной стабильности товарного ВМ-6 без. практического изменения его испаряемости. Выявлено промотнрующее действие ЛЭС-7 на окисление этого масла. Отмечена предпочтительность композиции ВМ-б с 5 % масс. Аланола -1А (алкилнафталина), как и в случае с ДОС она является не только синергетической по термоокислительной стабильности, но еще и характеризуется нормированной для ВМ-6 вязкостью.
Практическая значимость. Показано, что базовые масла с вязкостью 3,5 -19,9 ммг/с содержат от 2 до 12 % масс, полициклических ароматических углеводородов и смол и 30 - 10 % об. фракций, выкипающих ниже целевого погона и обеспечивающих повышенную испаряемость масла при 250 С. Скорость испарения масел И-20 (250 С, толщина слоя 1,12 см, 1 час) в 3,1 - 33 раза ниже, чем в условиях методаNoack (DIH51581). Получить требуемую поNoack испаряемость масла (15 % масс.), позволяет отгон от него легких фракций на заключительной стадии производства. Моторное масло, полученное на такой базе, снижает выброс твердых частиц с ОГ дизеля на 30 %. Предложено и рекомендовано для эксплуатационных нспытаякй в механических вакуумных насосах масло - композиция 95 % ВМ-б и 5 % Аланол-1А с улучшенной термоокислительной стабильностью и стойкостью к агрессивным средам.
Публикации. По содержанию работы опубликованы тезисы 10 докладов в материалах научно-технических конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы из 123 наименований, изложена на 176 стр., проиллюстрирована 42 таблицами и 40 рисунками.
