В статье представлены результаты исследований влияния многофункциональных присадок к дизельным топливам на их смазывающие свойства.
Ключевые слова: топливо, добавки, смазывающая способность, спектроскопия, размеры частиц.
Различные отрасли производство является одним из основных потребителей дизельного топлива. На его долю приходится более 50 % всех топлив, производимых в стране. От качества используемого дизельного топлива, его эксплуатационных свойств во многом зависит надежность работы тракторов, комбайнов и автомобилей.
По данным ряда ведущих НИИ, контрольных органов инспекции Гостехнадзора, предприятий, приобретаемые и хранящиеся на нефтескладах сельхозпредприятий топлива в 20 % случаев не соответствуют требованиям стандартов по фракционному составу и содержанию фактических смол, 30 % топлив имеют низкие смазывающие свойства, более 30 % топлив имеют неудовлетворительные низкотемпературные свойства, около 20 % содержат примеси и загрязнения, 15–20 % топлив обводнены.
В процессе хранения топлив из-за низкого технического состояния нефтескладов сельхозпредприятий оно загрязняется механическими примесями и водой, окисляется под действием кислорода воздуха и взаимодействия со стенками емкостей, подвержено отрицательному воздействию перепада температур, что влечет изменение его свойств [1].
Один из вариантов улучшения качества нефтепродуктов в условиях их непосредственного применения может служить использование специальных добавок [2]. В рамках научно-технического сотрудничества ФГБНУ ВНИИТиН были проведены исследования многофункциональных добавок к топливам. В первую очередь интерес вызывал вопрос повышения смазывающей способности современных низкосернистых дизельных топлив.
Для сравнительного анализа были использованы два продукта — Keropur DP 604T (BASF) и MPG-BOOST (FFI), результат применения которых сравнивался с запатентованным ФГБНУ ВНИИТиН способом обработки дизельных топлив [3]. В таблице 1 представлены некоторые свойства добавок.
Таблица 1
Некоторые свойства добавок Keropur DP 604T и MPG-BOOST
|
Состав |
Смесь полимеров в органическом растворителе |
|
|
Внешний вид |
Прозрачная жидкость янтарного цвета |
|
|
Растворимость |
Растворим в алифатических и ароматических растворителях |
Растворим в алифатических и ароматических растворителях |
|
Плотностьпри 15 °С кг/м³ |
943 |
798 |
|
Вязкостьпри 20 °С, мм²/с |
3,4 |
1,56 |
|
Температура вспышки, ° С |
65 |
55 |
|
Рекомендуемая дозировка, мг/кг. |
600 |
0,295 |
Для экспериментов были отобраны образцы дизельного топлива различного качества (таблица 2), в которые вносились исследуемые добавки, а результаты сопоставлялись с исходным топливом и топливом, обработанным по разработанной ФГБНУ ВНИИТиН технологии. Фиксировалось изменение физико-химических свойств топлив, и также смазывающей способности по изменению диаметра пятна износа на машине трения при 20ºС (таблица 3) и 60ºС (таблица 4).
В результате испытаний при температуре 20ºС установлено, что добавление исследуемых присадок в рекомендуемых производителем количествах к образцу № 1, с худшими физико-химическими характеристиками, чем другие, положительно сказывается на его смазывающих свойствах. В то же время, в случае образцов № 2 и № 3 положительный эффект наблюдается лишь при использовании MPG-Boost.
Таблица 2
Свойства исходных дизельных топлив
|
Показатели |
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
ГОСТ 305–82 летнее/зимнее |
|
Фракционный состав, ºС 50 % 96 % |
235 378 |
284 366 |
242 314 |
< 280/280 < 360/340 |
|
Кинематическая вязкость при 20 о С, мм 2 /с |
2,2 |
4,1 |
2,9 |
3,0–6,0/1,8–5,0 |
|
Температура, ºС застывания помутнения |
– 30 — 8 |
– 29 — 10 |
– 35 — 20 |
–10/–35 —5/–25 |
|
Температура вспышки, о С |
23 |
63 |
58 |
> 40/35 |
|
Кислотность, мг КОН/100см 3 |
4,1 |
3,6 |
1,2 |
< 5 |
|
Содержание воды, % |
следы |
отс. |
отс. |
отс. |
|
Содержание мех. примесей, % |
0,03 |
0,01 |
отс |
отс. |
|
Плотность при 20 о С, кг/м 3 |
800 |
837 |
833 |
< 860/840 |
Дальнейшее увеличение концентрации Keropur DP 604T привело к определенному положительному эффекту. Как видно из приведенных данных, в случае образцов № 1 и № 3 — при двойной рекомендованной концентрации, а в случае образца № 2 — при тройной.
Таблица 3
Изменение смазывающей способности дизельных топлив в зависимости от количества вносимой присадки при 20 ºС
|
Название и количество присадки |
Ø, мм Образец № 1 |
Эффект, % |
Ø, мм Образец № 2 |
Эффект, % |
Ø, мм Образец № 3 |
Эффект, % |
|
Без присадки |
0,42 |
– |
0,37 |
– |
0,49 |
– |
|
Keropur DP 604T 600 мг/кг |
0,39 |
4 |
0,43 |
– 16 |
0,49 |
– |
|
Keropur DP 604T 1200 мг/кг |
0,35 |
16 |
0,36 |
3 |
0,46 |
6 |
|
Keropur DP 604T 1800 мг/кг |
– |
– |
0,35 |
5 |
– |
– |
|
MPG-Boost 0,295 мл/л |
0,37 |
11 |
0,34 |
8 |
0,46 |
6 |
|
Обработка по технологии ГНУ ВНИИТиН |
0,36 |
14 |
0,35 |
5 |
0,43 |
12 |
Испытания при температуре 60 ºС показали, что в случае образцов № 1 и № 3 обе присадки дали положительный эффект увеличения смазывающей способности, в то время как в случае образца № 2 улучшений при рекомендованных концентрациях практически не наблюдалось.
Таблица 4
Изменение смазывающей способности дизельных топлив в зависимости от количества вносимой присадки при 60 ºС
|
Название и количество присадки |
Ø, мм Образец № 1 |
Эффект, % |
Ø, мм Образец № 2 |
Эффект, % |
Ø,мм Образец № 3 |
Эффект, % |
|
Без присадки |
0,43 |
– |
0,40 |
– |
0,49 |
– |
|
Keropur DP 604T 600 мг/кг |
0,39 |
9 |
0,39 |
2 |
0,47 |
4 |
|
MPG-Boost 0,295 мл/л |
0,41 |
4 |
0,40 |
– |
0,45 |
8 |
|
Обработка по технологии ГНУ ВНИИТиН |
0,35 |
19 |
0,36 |
10 |
0,41 |
16 |
Заметных изменений основных физико-химических показателей дизельного топлива после добавления исследуемых добавок не обнаружено.
С помощью метода фотонной корреляционной спектроскопии были исследованы образцы дизельного топлива до и после добавления присадок. Например, на рисунках 12–14 представлены данные для образца № 1.
Исходный образец в начале и конце эксперимента имеет практически неизменный состав частиц. Имеется слабый пик в районе 0,1–1 нм, основная же часть частиц имеют размеры от 100 до 10 4 нм. Максимум наблюдается на значении 574 нм (рисунок 1).
Добавление универсальной присадки Keropur DP 604T смещает пики в область более мелких частиц, максимум приходится на 105,3 нм (рисунок 2). Вероятно, в смеси происходят процессы диспергации.
(1)
|
Peak Num |
Area |
Mean |
Position |
STD |
|
1 |
0.015 |
1.109 |
1.163 |
0.178 |
|
2 |
0.985 |
755.5 |
574.1 |
441.4 |
(2)
|
Peak Num |
Area |
Mean |
Position |
STD |
|
1 |
0.025 |
0.225 |
0.220 |
0.044 |
|
2 |
0.975 |
607.4 |
574.1 |
206.4 |
Рис. 1. Образец дизельного топлива № 1 в начале (1) и после 4 часов (2) эксперимента
(1)
|
Peak Num |
Area |
Mean |
Position |
STD |
|
1 |
0.051 |
0.064 |
0.064 |
0.016 |
|
2 |
0.810 |
112.0 |
105.3 |
31.77 |
|
3 |
0.102 |
985.7 |
875.4 |
330.7 |
|
4 |
0.037 |
2.6e+4 |
1.8e+4 |
1.5e+4 |
(2)
|
Peak Num |
Area |
Mean |
Position |
STD |
|
1 |
0.002 |
0.335 |
0.336 |
0.020 |
|
2 |
0.793 |
111.7 |
105.3 |
27.22 |
|
3 |
0.205 |
1103. |
1018. |
365.8 |
Рис. 2. Образец дизельного топлива № 1 с добавкой Keropur DP 604T 600 мг/кг в начале (1) и после 4 часов (2)
Добавление же присадки MPG-BOOST приводит к укрупнению частиц в интервале 100 до 10 4 нм. В тоже время появляется небольшое количество (17 %) наноразмерных объектов в интервале от 0,01 до 1 нм (рисунок 3).
(1)
|
Peak Num |
Area |
Mean |
Position |
STD |
|
1 |
0.111 |
0.127 |
0.143 |
0.057 |
|
2 |
0.889 |
1220. |
795.2 |
886.0 |
(2)
|
Peak Num |
Area |
Mean |
Position |
STD |
|
1 |
0.171 |
0.141 |
0.143 |
0.070 |
|
2 |
0.829 |
1554. |
587.7 |
2181. |
Рис. 3. Образец дизельного топлива № 1 с добавкой MPG-BOOST 0.295 мл/л в начале (1) и после 4 часов (2)
Однако по большому счету состав частиц после введения добавок не сильно изменяется по сравнению с исходным топливом.
Выводы . Таким образом, проведенные исследования показали, что добавление в дизельное топливо присадок не всегда приводит к положительному эффекту, так как результат, вероятно, зависит не только от концентрации присадок, но и исходного состава топлива. Этот факт требует дополнительных исследований.
В тоже время, обработка дизельного топлива по способу ФГБНУ ВНИИТиН в большинстве случаев позволяет получить устойчивый положительный эффект, проявляющийся не только в улучшении физико-химических свойств топлива, но и увеличении его смазывающей способности в среднем на 12 %, что особенно актуально для современных малосернистых сортов топлив, применяемых в современной зарубежной и отечественной сельскохозяйственной технике.
Литература:
- Бектилевов А. Ю. Провышение квалификационных свойств дизельных топлив условиях АПК. 1. Бектилевов А. Ю. Повышение эксплуатационных свойств дизельных топлив в условиях предприятий АПК /Бектилевов А. Ю.// Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук — Тамбов — 2015. — 216 с.
- Остриков В. В. Повышение эксплуатационных свойств дизельного топлива / Остриков В. В., Корнев А. Ю., Бектилевов А.Ю // Техника и оборудование для села № 6. — 2012. — С. 12–13
- Остриков В. В. Способ очистки дизельного топлива / Остриков В. В., Корнев А. Ю., Нагорнов С. А., Бектилевов А. Ю., Павлов С. С. // Патент РФ № 2477303. — 2013.
- Остриков В. В. Очистка загрязненного дизельного топлива и повышение его смазывающих свойств в условиях предприятий АПК / Остриков В. В., Корнев А. Ю., Бектилевов А. Ю., Павлов С. С. // Тезисы докладов XII Международной научно-технической конференции «Модернизация сельскохозяйственного производства на базе инновационных машинных технологий и автоматизированных систем».– Углич. — 10–12 сентября 2012. — С. 188–194.
- Остриков В. В. Повышение эффективности использования смазочных материалов путем разработки и совершенствования методов, технологий и технических средств / Остриков В. В. // дисс. д.т.н. Тамбов. — ГНУ ВИИТиН. — 2000. — С. 650
- Бурумкулов Ф. Х. Повышение межремонтного ресурса агрегатов с использованием наноэлектротехнологий / Бурумкулов Ф. Х., Лялякин В. П. и др. // Техника в сельском хозяйстве № 3. — 2007. — С. 8–13.
