Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 [ 72 ] 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

-5 -10 -15 -20 25 Тштщшщра. С

-30 -05

НЫХ системах двигателей их действие не всегда удается обнаружить. Но эти результаты не могут рассматриваться как окончательное доказательство отсутствия влияния присадок, так как такие установки не позволяют проводить достаточно точных измерений [89]. В последних работах К. С. Рамайя нашел, что парафлоу способствует прокачиванию масел с разрушенной структурой. Этого можно было ожидать и исходя из отмеченного в предыдущем разделе эффекта снижения температурного коэфициента вязкости.

Измерение влияния добавок на текучесть масел является более обоснованным и полезным способом оценки их влияния на низкотемпературные свойства масел, чем измерение температуры застывания [86, 89]. От-

Jj 9 сутствие депрессии

гТ ч . \ застывания еще не

oU I\III[с\1Ii I

свидетельствует об отсутствии повышения текучести [86]. Добавки, снижающие температуру застывания масел, правильнее бшо бы назвать присадками, повышающими подвижность масел при низких температурах, или кратко разжижающими присадками.

Измерение текучести показывает также, что сантопур и

тристеарат алюминия являются более эффективными добавками, чем парафлоу и вольтол.

Повышение расхода масел под влиянием добавок может оставаться более или менее постоянным при всех температурах, близких к температуре застывания, или возрастать со снижением температуры, или, наконец, достигать максимальной величины при оптимальной температуре (фиг. 95). У вязких масел последняя несколько выше температуры застывания и часто совпадает с температурой помутнения или лежит на J-2" ниже нее. Характер температурной зависимости повышения текучести зависит не от природы присадки, а от свойства масла.

Рассматриваемые добавки не только снижают температуру застывания масел и разжижают их при низких температурах, но и увеличивают скорость фильтрации масел через парафиновую лепешку в процессе депарафинизации [92, 94], вызывают синерезис масляно-парафинового геля [85] и увеличивают скорость осаждения парафина в маслах [96]. Все эти эффекты влияния присадок получили практическое применение.

Фиг. 95. Влияние 0,1% сантопура на гидродинамический расход масел при температурах, близких к температуре застывания [86].

1 - авиационное МС; 2 - авиационное МС + присадка» 3 автол 10; 4 - автол 10+ присадка; 5- веретенное 3; б -веретенное 3 + присадка.

3« Механизм действия разжижающих присадок. Механизм действия депрессорных или разжижающих присадок начал систематически исследоваться только в последнее время, и в литературе нет общепризнанного взгляда на причину их влияния на масла.

Первые соображения по этому вопросу были высказаны еще Л. Г. Гурвичем [91]. Рассматривая влияние смол на застывание масел, он предположил, что эти вещества, адсорбируясь на кристаллах парафина, выделяющихся из масел, препятствуют их росту и тем самым снижают температуру застывания. Позднее аналогичная гипотеза была предложена Дэвисом [92], Бонди [93] и некоторыми другими авторами для объяснения действия парафлоу. Однако адсорбция смол и парафлоу на парафинах из масел вследствие их разной полярности представляется не очень вероятной. Убедительные данные в пользу такого допущения не опубликованы. Это представление не объясняет также падения эффективности добавок с ростом концентрации парафина в маслах и наличие оптимальной концентрации присадок.

Некоторые последуюпше представления о действии депрессорных добавок касались только отдельных сторон обусловливаемого ими эффекта. Н. И. Черножуков [95] предположил, что смолы и аналогичные вещества способствуют понижению температуры застывания вследствие образования эвтектических смесей с парафинами. Образование эвтектик не может быть единственной причиной действия добавок ввиду разнообразия их состава. Для объяснения действия сантопура Н. И. Черножуков высказал дополнительные соображения.

П. А. Ребиндер [88] считает, что депрессорные присадки образуют в маслах мицеллы с полярными группами, направленными внутрь мицеллы, навстречу друг другу, и углеводородными цепями, направленными нарз/Жу, к маслу. Такие мицеллы связывают в сольватные оболочки значительные количества углеводородов и препятствуют образованию сетки кристаллов при охлаждении. При дальнейшем повышении концентрации присадки образуется сетка, в которой участвзот мицеллы с адсорбированным парафином в качестве активных узлов структуры. Эта гипотеза объясняет изменение направления действия добавок на предельное напряжение сдвига с увеличением концентрации добавки (фиг. 94, кривая для N(Ci6H33)4j), но не касается их влияния на седиментацию парафина и на скорость фильтрации масел через парафиновую лепешку. Для объяснения этого явления Д. О. Гольдберг [94] исходила из понижения сольватации кристаллов парафина добавками.

В последнее время К. С. Рамайя [89] пытался построить гипотезу о механизме действия добавок, охватывающую все стороны их влияния на масла. В соответствии со своими общими воззрениями на структуру масел в качестве основного элемента сверх-мицеллярного структурообразования им приняты не кристаллы парафина, а мицеллы масляных молекул (см. стр. 178). По К. С. Рамайя, алифатические цепи присадок сцепливаются с внешними

алифатическими цепями мицелл масла, ранее сольватированных парафинами, и частично покрывают их поверхность углеводородными кольцами или атомами металла. Кроме того, поверхностно активные группы присадок притягивают к себе мицеллы масел, что ведет к их «уплотнению». Экранирование поверхности мицелл полярными группами присадок и уплотнение мицелл освобождают часть молекул парафина, связанных с последними. Вследствие этого сверхмицеллярная структура ослабляется, понижаются структурная вязкость, предел текучести и температура застывания. Освобожденный парафин приобретает способность нормально кристаллизоваться, что повышает синерезис и фильтрацию масел через парафин.

Представление о сцеплении присадок с поверхностью мицелл принципиально ничем не отличается от идеи Л. Г. Гурвича об адсорбции таких веществ на поверхности кристаллов парафина. Поэтому гипотеза К. С. Рамайя сталкивается с аналогичными трудностями: необходимо допустить, что поверхностно активные вещества разрывают связи между углеводородными цепями и занимают место части из них. Из общих представлений о взаимодействии полярных и неполярных веществ скорее можно ожидать перестройки масляных мицелл и притяжения циклической части молекул масла к углеродным кольцам молекул присадок. Именно к этому объяснению и прибегает К. С. Рамайя, указывая на «уплотнение мицелл».

В своем объяснении механизма действия присадок автор [85] исходит из того, что уменьшение вязкости структурированного коллоидного раствора или взвеси и уменьшение концентрации дисперсной фазы, вызывающей застывание, может иметь место или в результате распада сверхмицеллярной структуры, или вследствие увеличения компактности расположения частиц в агрегате, т. е. уменьшения объема структурных отдельностей (см. § 4). На примерах гидрофобных коллоидов неоднократно было показано, что переход рыхлых структур в компактные сопровождается снижением вязкости и разжижением гелей [97, 98]. Увеличение прилипания частиц парафина друг к другу под влиянием рассматриваемых присадок, обусловленный ими синерезис, характер изменения структурной вязкости [85] и увеличение скорости седиментации [96] указывают на то, что эти вещества увеличивают компактность сверхлшцеллярной структуры, или, иными словами, оказывают коагулирующее действие на парафины. Этот механизм без каких-либо дополнительных построений объясняет все известные нам в настоящее время стороны действия рассматриваемых присадок на механические и коллоидные свойства масел (в частности, увеличение скорости фильтрации масел). Он применим как к кристаллам парафина, так и к мицеллам, так как не связан с какими-либо допущениями о структуре или размерах частиц.

Причину коагулирующего действия присадок можно истолковать в соответствии с идеей П. А. Ребиндера о связывании растворенного парафина мицеллами присадки. Н. И. Черножуков [95]