Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАНДАРТНОЙ ЖИДКОСТИ СЖР-1 ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РЕЗИН И РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к способам получения стандартной жидкости (масла) СЖР-1, применяемой в качестве рабочей среды для испытания резин и резинотехнических изделий, и может быть использовано для оценки качества резин, работающих в условиях контакта с нефтепродуктами, в том числе в морском флоте, железнодорожном транспорте, в резиновой, авиационной, машиностроительной, космической и других отраслях промышленности.

В процессе эксплуатации оборудования под воздействием рабочих жидкостей резины и резинотехнические изделия постепенно теряют свое качество, что может привести к снижению производительности оборудования, его остановке, а в некоторых случаях, как, например, в авиационном, железнодорожном и морском транспорте, военной и космической промышленности, к роковым последствиям. Для предупреждения аварийных ситуаций и обеспечения нормальной работы оборудования, в котором применяют резинотехнические изделия, последние должны обладать способностью противостоять влиянию топлива, масла и других рабочих жидкостей. Для этого разрабатываются методы их испытаний на прочность, коррозию, разрыв, деформацию и другие параметры в среде стандартного масла. Эти методы испытаний в среде стандартного масла создают возможность моделирования условий эксплуатации посредством ускоренного тестирования и представляют важнейшую информацию о возможности применения резины при контакте с определенной жидкостью.

Поэтому разработка стандартных жидкостей (масел) для испытания резин имеет большое значение для обеспечения качества резин и резинотехнических изделий.

Известен способ получения стандартной жидкости ASTM Oil №1 путем смешения нейтрального масла с глубокоочищенным остаточным минеральным продуктом, выделенным из парафинистого нефтяного сырья.

(ASTM D 471-10. Standard Test Method for Rubber Property - Effect of Liquids. Table 1. Стандарт ASTM D 471-10. Определение стойкости резин и резинотехнических изделий к воздействию жидкостей).

(ГОСТ Р ИСО 1817-2009 «Резина. Определение стойкости к воздействию жидкостей»).

Недостатком указанного способа получения стандартной жидкости ASTM Oil №1 является необходимость тщательного контролирования качества не только готового продукта, но и каждого продукта смеси, которая объясняется тем, что основные показатели качества жидкости - анилиновая точка и вязкость кинематическая при 100°C в соответствии с нормами ASTM D 471-10 - контролируются в очень узком интервале значений. Например, требуемые значения анилиновой точки готового продукта должны составлять - 124±1, а кинематической вязкости при 99°C - 20±1 мм²/с. Поэтому трудно достичь воспроизводимости требуемых параметров качества готовой жидкости.

Другим недостатком данной жидкости являются обнаруженные у нее в процессе эксплуатации канцерогенные свойства (положительный тест Эймса на угрозу онкологических заболеваний), что явилось по решению Американского агентства по безопасности и гигиене труда причиной отмены коммерческого применения жидкости ASTM Oil №1 в системах испытания резин.

Известен способ получения стандартной жидкости СЖР-1 из глубокоочищенного остаточного минерального продукта, выделенного из парафинового нефтяного сырья. По показателям качества жидкость СЖР-1 отвечала основным требованиям стандартных масел ASTM Oil №1 (по ASTM D 471-10).

(Справочник «Топлива, смазочные материалы и технические жидкости». Под ред. В.М. Школьникова. М., Издательский центр «Техинформ», стр. 517, 1999 г.).

По данным авторов, глубокоочищенный минеральный продукт подвергали адсорбционной доочистке через слой тонкопористого алюмосиликатного адсорбента.

Недостатком этого способа является плохая воспроизводимость необходимых параметров качества готового продукта, требующая повторной переработки продукта и осложненная применением для адсорбционной очистки тонкопористого алюмосиликатного адсорбента, имеющего низкую избирательность по удаляемым ароматическим углеводородам. Последнее обстоятельство связано со значительным увеличением расхода адсорбента и тем самым удорожанием процесса очистки.

Задачей изобретения является разработка технологически стабильного способа получения стандартной жидкости СЖР-1 для испытания резин и резинотехнических изделий, отвечающего необходимым параметрам качества и экологической безопасности.

Для решения поставленной задачи предлагается способ получения стандартной жидкости СЖР-1 для испытания резин и резинотехнических изделий с использованием глубокоочищенного остаточного дистиллята, выделенного из парафинового нефтяного сырья, который отличается тем, что указанный дистиллят в смеси с растворителем подвергают адсорбционной очистке в стационарном слое широкопористого алюмосиликатного адсорбента с удельным объемом пор не менее 0,75-0,85 см³/г при массовом соотношении адсорбент : остаточный дистиллят - 1,3-1,5:1, объемном соотношении растворитель : остаточный дистиллят - 4-6:1.

В качестве растворителя используют растворитель с пределами выкипания 80-120°C.

В качестве глубокоочищенного остаточного дистиллята, выделенного из парафинового нефтяного сырья, используют высокоочищенный остаточный дистиллятный базовый продукт по ГОСТ 21743-76 с плотностью 0,87 г/см³ (масло МС-20).

В качестве адсорбента используют алюмосиликатный адсорбент по ТУ 38.401-58-409-2013 марки АС-230Ш, который имеет следующие физико-химические характеристики: насыпная плотность - 0,48-0,54 г/см³, удельный объем пор - не ниже 0,75-0,85 см³/г, удельная поверхность - не ниже 400 м²/г, гранулометрический состав 0,2-1,6 мм или 0,2-0,8 мм, или адсорбенты марки Б и В.

В качестве растворителя используют петролейный эфир 40/70 по ТУ 6-09-1244-83 или бензин-растворитель нефрас С-2 80/120.

Ниже приведены примеры конкретной реализации способа:

Пример 1. (Сравнительный)

Процесс адсорбционной очистки остаточного дистиллята (масла МС-20) осуществляют в стационарном слое широкопористого алюмосиликатного адсорбента следующего химического состава:

SiO₂ - 89,65-91,15% масс., Al₂O₃ - 5,0-3,5% масс., Na₂O - 0,15-0,15% масс., Fe₂O₃ - 0,2-0,2% масс., потери при прокаливании (ППП) - 5,0% масс.

Структурные показатели адсорбента, такие как насыпная плотность, удельный объем пор, удельная поверхность, гранулометрический состав, удовлетворяют требованиям ТУ 38.401-58-409-2013 на алюмосиликатный адсорбент марки В.

Массовое соотношение адсорбент : остаточный дистиллят составляет 1,25:1. Предварительно остаточный дистиллят разбавляют растворителем (петролейным эфиром) в объемном соотношении растворитель : остаточный дистиллят - 4:1, полученный раствор пропускают через слой адсорбента со скоростью - 0,3 см/мин.

Для получения готового продукта СЖР-1 из очищенного на адсорбенте раствора отгоняют растворитель, который возвращают на повторное использование. Полученный продукт анализируют на соответствие показателей качества нормам ТУ 38.10195-2012 и определяют следующие параметры: анилиновую точку, вязкость кинематическую при 99°C, температуру вспышки в открытом тигле, содержание полициклических углеводородов и стабильность масел при температуре 125°C в течение 72 часов по изменению массы образца стандартной резины при воздействии масла.

Пример 2

Процесс адсорбционной очистки остаточного дистиллята (масла МС-20) осуществляют в стационарном слое алюмосиликатного адсорбента, имеющего тот же химический состав и структурные показатели, что в примере 1.

Массовое соотношение адсорбент : остаточный дистиллят составляет 1,3:1. Предварительно остаточный дистиллят разбавляют растворителем (бензином-растворителем нефрас) в объемном соотношении растворитель : остаточный дистиллят - 4:1, полученный раствор пропускают через слой адсорбента со скоростью - 0,3 см/мин.

Для получения готового продукта СЖР-1 из очищенного на адсорбенте раствора отгоняют растворитель, который возвращают на повторное использование. Полученный продукт анализируют на соответствие показателей качества нормам ТУ 38.10195-2012 и определяют следующие параметры: анилиновую точку, вязкость кинематическую при 99°C, температуру вспышки в открытом тигле, содержание полициклических углеводородов и стабильность масел при температуре 125°C в течение 72 часов по изменению массы образца стандартной резины при воздействии масла.

Пример 3

Процесс адсорбционной очистки остаточного дистиллята (масла МС-20) осуществляют в стационарном слое алюмосиликатного адсорбента, имеющего тот же химический состав и структурные показатели, что в примере 1.

Массовое соотношение адсорбент : остаточный дистиллят составляет 1,4:1. Предварительно остаточный дистиллят разбавляют растворителем (петролейным эфиром) в объемном соотношении растворитель : остаточный дистиллят - 4:1, полученный раствор пропускают через слой адсорбента со скоростью - 0,3 см/мин.

Для получения готового продукта СЖР-1 из очищенного на адсорбенте раствора отгоняют растворитель, который возвращают на повторное использование. Полученный продукт анализируют на соответствие показателей качества нормам ТУ 38.10195-2012 и определяют следующие параметры: анилиновую точку, вязкость кинематическую при 99°C, температуру вспышки в открытом тигле, содержание полициклических углеводородов и стабильность масел при температуре 125°C в течение 72 часов по изменению массы образца стандартной резины при воздействии масла.

Пример 4

Процесс адсорбционной очистки остаточного дистиллята (масла МС-20) осуществляют в стационарном слое алюмосиликатного адсорбента, имеющего тот же химический состав и структурные показатели, что в примере 1.

Массовое соотношение адсорбент : остаточный дистиллят составляет 1,5:1. Предварительно остаточный дистиллят разбавляют растворителем (петролейным эфиром) в объемном соотношении растворитель : остаточный дистиллят - 4:1, полученный раствор пропускают через слой адсорбента со скоростью - 0,3 см/мин.

Для получения готового продукта СЖР-1 из очищенного на адсорбенте раствора отгоняют растворитель, который возвращают на повторное использование. Полученный продукт анализируют на соответствие показателей качества нормам ТУ 38.10195-2012 и определяют следующие параметры: анилиновую точку, вязкость кинематическую при 99°C, температуру вспышки в открытом тигле, содержание полициклических углеводородов и стабильность масел при температуре 125°C в течение 72 часов по изменению массы образца стандартной резины при воздействии масла.

Пример 5

Процесс адсорбционной очистки остаточного дистиллята (масла МС-20) осуществляют в стационарном слое алюмосиликатного адсорбента, имеющего тот же химический состав и структурные показатели, что в примере 1.

Массовое соотношение адсорбент : остаточный дистиллят составляет 1,5:1. Предварительно остаточный дистиллят разбавляют растворителем (бензином-растворителем нефрас) в объемном соотношении растворитель : остаточный дистиллят - 6:1, полученный раствор пропускают через слой адсорбента со скоростью - 0,3 см/мин.

Для получения готового продукта СЖР-1 из очищенного на адсорбенте раствора отгоняют растворитель, который возвращают на повторное использование. Полученный продукт анализируют на соответствие показателей качества нормам ТУ 38.10195-2012 и определяют следующие параметры: анилиновую точку, вязкость кинематическую при 99°C, температуру вспышки в открытом тигле, содержание полициклических углеводородов и стабильность масел при температуре 125°C в течение 72 часов по изменению массы образца стандартной резины при воздействии масла.

Пример 6. (Сравнительный).

Процесс адсорбционной очистки остаточного дистиллята (масла МС-20) осуществляют в стационарном слое алюмосиликатного адсорбента, имеющего тот же химический состав и структурные показатели, что в примере 1.

Массовое соотношение адсорбент : остаточный дистиллят составляет 1,6:1. Предварительно остаточный дистиллят разбавляют растворителем (петролейным эфиром) в объемном соотношении растворитель : остаточный дистиллят - 4:1, и полученный раствор пропускают через слой адсорбента со скоростью - 0,3 см/мин.

Для получения готового продукта СЖР-1 из очищенного на адсорбенте раствора отгоняют растворитель, который возвращают на повторное использование. Готовый продукт анализируют на соответствие показателей качества нормам ТУ 38.10195-2012 и определяют следующие параметры: анилиновую точку, вязкость кинематическую при 99°C, температуру вспышки в открытом тигле, содержание полициклических углеводородов и стабильность масел при температуре 125°C в течение 72 часов по изменению массы образца стандартной резины при воздействии масла.

В таблице представлены технические характеристики продуктов, полученных с использованием вышеприведенного способа, а также характеристики, требуемые стандартом ASTM D 471-10 и отечественными ТУ 38.101195-2012.

Из данных таблицы следует, что использование заявленных соотношений адсорбента к остаточному дистилляту 1,3 - 1,5:1 и растворителя к остаточному дистилляту 4-6:1 (примеры 2-5) позволяет получить качественные характеристики стандартной жидкости СЖР-1 в рамках значений, требуемых ASTM D 471-10 и отечественными ТУ 38.101195-2012. Основные показатели качества, такие как анилиновая точка, вязкость кинематическая при 99°C, показатель преломления при 20°C нормируются в жестких и ограниченных пределах значений, поэтому выбранные условия адсорбционной очистки позволяют четко уложиться в требуемые интервалы качественных характеристик.

Данные, представленные в таблице, также показывают, что при массовом соотношении адсорбент : остаточный дистиллят 1,25:1 (пример 1) и при массовом соотношении адсорбент : остаточный дистиллят 1,6:1 (пример 6) ухудшаются показатели качества стандартной жидкости СЖР-1, а именно анилиновая точка (примеры 1 и 6) и кинематическая вязкость при 99°C (пример 6).

Основным показателем экологической и токсической безопасности продукта (содержание канцерогенных соединений) является содержание полициклических углеводородов, которое в соответствии с методом их определения (IP-346) не должно превышать 3%. Полученные для всех результатов значения содержания полициклических углеводородов по IP-346 соответствуют требуемому значению для базовых масел и удовлетворяют требованиям ACGIH (Американская конференция государственных специалистов по промышленной гигиене), IARC (Международное агентство по исследованию рака) и GHS/CLP (Регламент о классификации, маркировке и упаковке химических веществ и их смесей), для которых метод IP-346 является основным при определении токсических характеристик нефтяных базовых масел. (Метод IP-346 «Определение полициклических ароматических в базовых смазочных маслах и нефтяных фракциях, не содержащих асфальтены. Метод определения показателя преломления экстрактов при экстракции диметилсульфоксидом).

Таким образом, предлагаемый способ при заявленных соотношениях компонентов обеспечивает по сравнению с известными способами стабильную технологию получения отечественной экологически чистой стандартной жидкости СЖР-1 с получением требуемых показателей качества как по ТУ 38.101195-2012, так и ASTM D 471-10.