一种高密度、低凝点的煤气柜专用密封油组合物的制作方法

文档序号:23654192发布日期:2021-01-15 13:50阅读:233来源:国知局

技术领域:

本发明属于润滑油组合物技术领域,更具体地涉及一种高密度、低凝点的煤气柜专用密封油组合物。



背景技术:

干式气柜密封油是用于气柜密封的介质,主要起到密封气体和润滑活塞的作用,保证系统处于高效稳定的运行。干式气柜是煤气储气柜中的一种,用以储存各类燃料气体,为了适应储存压力和储存体积的要求,干式气柜向着高压化和大型化的方向发展,存储压力可达到23kpa甚至更高,而容积也达到了30万m3甚至更大,这对于气柜密封油也有了更严苛的要求。干式气柜的主要作用是将煤气、燃气等进行收集、储存及输配送,气柜的形状一般为圆柱形或多边形,内部有一可上下移动且直径与柜体相当的活塞板,用来调节、恒定柜体内的气体压力。活塞边缘与气柜壁之间用液体作为密封介质,干式气柜密封油便是用于气柜密封的介质。

从20世纪80年代起,随着制造技术和施工水平的提高,干式气柜在我国得到普遍应用,在燃气输配送过程中起着主导性作用。应节能环保要求,越来越多的企业将产生的可燃气体收集后用于供热或发电,对于民用,煤气也同天然气一样作为方便清洁的燃料被广泛使用,因此气柜越来越多地被钢铁、焦化及燃气等行业采用,而且气柜容积也越来越大,目前已达到30万m3,气柜密封油的应用也随之发展,已经成为主要的工业用油之一。对于干式气柜,正确选择密封油是保证气柜安全及正常运行的关键。

由此在日常生产工作中,要求所使用的干式气柜密封油应具备以下性能指标要求:

(1)合适的粘度和粘温特性:根据不同干式气柜的设计要求,选择适合粘度的气柜密封油,确保气柜活塞在工作中始终保持润滑工作状态。良好的粘温性能,确保气柜密封油在温差较大的地域使用时(如新疆、内蒙等地应用时,还提出低温流动性的要求),依然保持适宜的运动粘度,良好的润滑性和流动性。

(2)较高的油品密度:在干式气柜的设计中,干式气柜密封油的油层高度是根据整体气柜设定的储气压力与干式气柜密封油的密度计算出来的,干式气柜密封油的油层压力需大于储气压力才能满足密封要求,因此出于干式气柜的设计要求和用户安全的考虑,对于干式气柜密封油的20℃密度一般要求在880~920kg/m3。但对于矿物油来说,不论是普通精制还是加氢处理后,大部分在860kg/m3以下,小部分能达到890~910kg/m3范围,而矿物油的密度与其组成有密切关系,芳香烃密度最大,环烷烃密度次之,烷烃密度最小,而芳香烃又是非理想组分,会影响油品的使用寿命及性能,因此需要综合考量筛选合适的基础油。

(3)较低的凝点:随着干式气柜应用地域越来越广阔,气候条件差异也越来越大,对油品的低温性能也提出了较高的要求,比如在新疆、内蒙古、辽宁等地,对于气柜密封油的凝点要求,都达到了-38℃以下,甚至是-40℃,甚至对油品的低温运动黏度还提出了较为严苛的要求,就是为了确保油品的低温流动性,在严寒环境下依然能够进行工作。油品的凝点很大程度上是由基础油来决定的,几乎所有的石蜡基矿物基础油中都含有少量的蜡,随着油品温度的下降,油中的蜡质组分结晶析出,逐渐从小晶体成长为三维网络状结构,使油品难以流动,直至达到凝固状态,此为构造凝固;还有一些无蜡的基础油,其凝点受到粘度的限制,随着温度的不断降低,油品运动粘度逐渐增大,流动性变差至整体凝固,此为黏温凝固。当油品中含有降凝剂时,降凝剂分子在蜡表面吸附或共晶,对蜡晶的生产方向及形状产生作用,改变蜡的结晶模式,蜡晶体被降凝剂主链分隔,产生立体位阻作用,蜡晶体就不再能形成可阻碍流动的三维结构了,从而达到改善油品低温流动性能、降低凝点的作用。

(4)优良的抗腐防锈性能:干式气柜密封油需要具有优良的钢质防腐保护能力,在气柜的气体成分中,存在着h2s等酸性气体,其极易对气柜中的金属部件形成锈蚀,因此要求气柜密封油在使用过程中能表现出优良的防腐抗锈蚀能力。

(5)良好的抗乳化分水性能:干式气柜密封油在使用过程中,参与到油品在气柜中的循环流程,油液会与柜底的水垫层以及柜体中气体发生接触,形成油水混合物,如果不能在规定的时间内将水分有效的分离,随着时间的增加,油液会被逐渐乳化,而乳化后的油液防锈防腐蚀性能会随之下降,同时在冬季容易导致结冰导致活塞侧翻,进而影响气柜正常工作。

综上所述,随着气柜技术的发展及应用,存储气体成分的复杂性,应用地域的辽阔性,干式气柜实际的运行工况变得更加苛刻和复杂,由此对油品的各方面性能提出了更高的要求,需要有一种新的具有较高密度、较低的凝点和良好的低温流动性的气柜密封油产品与之相配套。



技术实现要素:

为解决上述问题,克服现有技术的不足,本发明提供了一种具有高密度、良好分水性能和低凝点的煤气柜专用密封油组合物,满足干式气柜技术的润滑需求。

本发明解决上述技术问题的具体技术方案为:高密度、低凝点密封油组合物,其特征在于所述密封油组合物密度在880kg/m3以上,凝点低于-38℃,

所述密封油组合物的组分包括基础油和添加剂,

所述基础油为石蜡基基础油和环烷基基础油的混合物;

所述添加剂包括降凝剂。

进一步地,所述的添加剂还包括金属减活剂、防锈剂、破乳剂、降凝剂和粘度指数改进剂。

进一步地,所述的石蜡基基础油和环烷基基础油的黏度不同,所述石蜡基基础油为apiⅰ、ⅱ类加氢精制基础油,环烷基基础油为环烷基加氢精制基础油。

进一步地,所述石蜡基基础油为150bs或n14b或120bs;所述环烷基基础油为通用变压器油或n4010。

进一步地,所述金属减活剂为苯三唑及其衍生物、噻二唑及其衍生物,含量为0.01-1.5%。

进一步地,所述防锈剂为二壬基萘磺酸钡、烷基磷酸咪唑啉盐、n-油酰肌胺酸十八胺、油酰胺,含量为0.01-1.0%。

进一步地,所述破乳剂为胺与环氧化物缩合物、乙二酸酯、环氧丙烷与环氧乙烷共聚物;含量为5-500ppm。

进一步地,所述降凝剂为烷基萘或聚甲基丙烯酸酯或聚丙烯酸酯或聚α烯烃或烷基聚苯乙烯的两种及两种以上的混合物,含量为1-10%。

进一步地,所述粘度指数改进剂为聚异丁烯或乙丙共聚物或聚甲基丙烯酸酯或苯乙烯双烯共聚物,含量为1-10%。

本发明的有益效果是:

(1)以n14b和-20℃通用变压器油进行组合混兑,两种基础油品混合时,具有自降凝现象的产生;

(2)聚甲基丙烯酸酯+聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯能够对于n14b与-20℃通用变压器油混兑后的基础油具有优越的降凝效果,因此,可以在n14b和-20℃通用变压器油进行组合混兑自降凝的基础上,进一步地获得优越降凝效果,从而意想不到的获得了-50℃的低凝点,从而确保气柜密封油在温差较大的地域使用时(如新疆、内蒙等地应用时,还提出低温流动性的要求),依然保持适宜的运动粘度,良好的润滑性和流动性;

(3)通过n14b和-20℃通用变压器油进行组合混兑,并通过聚甲基丙烯酸酯+聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯的降凝,获得适用于干式气柜密封油的合适的粘度和粘温特性、较高的油品密度、较低的凝点和良好的抗乳化分水性能的要求的密封油组合物。

具体实施方式:

在本发明的描述中具体细节仅仅是为了能够充分理解本发明的实施例,但是作为本领域的技术人员应该知道本发明的实施并不限于这些细节。另外,公知的结构和功能没有被详细的描述或者展示,以避免模糊了本发明实施例的要点。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的具体实施方式:

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明,不限制本申请权利要求的保护范围。

实施例1

在带搅拌和加热功能的调和釜中,按照下面配比加入成份,在50-70℃下搅拌2-5h调和成本发明的煤气柜专用密封油组合物,成份配比如下:

实施例2

在带搅拌和加热功能的调和釜中,按照下面配比加入成份,在50-70℃下搅拌2-5h调和成本发明的煤气柜专用密封油组合物,成份配比如下:

实施例3

在带搅拌和加热功能的调和釜中,按照下面配比加入成份,在50-70℃下搅拌2-5h调和成本发明的煤气柜专用密封油组合物,成份配比如下:

将实施例1-3与现有市场主要竞品进行综合对比分析,结果如表1所示。

表1气柜密封油组合物实施例1-3与现有市场主要竞品主要性能评定结果

表1中的性能评定数据表明,本申请实施例提供的气柜密封油组合物与现有市场主要竞品的油品相比在主要性能方面都较为良好,在低温性能优势显著,具体表现为本申请提供的气柜密封油组合物具有较低的凝点,能够接近甚至达到-50℃的低温,满足多种极寒地域的需求;本申请实施例提供的气柜密封油组合物的具有比较优异的抗乳化性能,能够较快的将油和水分开,在严寒地区使用时不会导致柜壁结冰,保证气柜的正常运行。

下面结合实施例进一步叙述本发明;

本发明设计的气柜密封油组合物的制备,在带搅拌和加热功能的调和釜中,加入所述组分,在50-70℃下搅拌2-3.5h调和,所述的组分具体包括:

本发明优选两种或两种以上的环烷基加氢精制基础油和石蜡基加氢精制基础油;

由于气柜密封油的高密度限制,挑选处于880-920kg/m3的不同的石蜡基基础油和环烷基基础油进行组合混兑,探寻混合油品的低凝点组合;

表2气柜密封油组合物中不同基础油配方凝点检测指标

根据表2的数据分析可知:

由于气柜密封油的高密度限制,挑选处于880-920kg/m3的石蜡基基础油和环烷基基础油进行组合混兑,创造性地发现了上述组合的石蜡基基础油和环烷基基础油具有自降凝现象,特别是n14b与-20℃通用变压器油混兑成同样粘度下的凝点能够降至-42℃。

为了更加直观的展现本发明的降凝剂复配工艺优势,结合实施例进一步叙述本发明;

表3气柜密封油组合物中不同基础油配方与降凝剂复配对凝点检测指标

根据表3数据分析可知:以石蜡基基础油和环烷基基础油进行组合混兑,具体的为n14b与-20℃通用变压器油混兑成同样粘度,创造性的发现降凝剂:聚甲基丙烯酸酯+聚丙烯酸酯和降凝剂聚甲基丙烯酸酯,

为了更加直观的展现本发明的不同基础油配方及与降凝剂复配工艺优势,

对比例一:制备方法同实施例,所不同的是:本对比例的制备过程中,基础油仅为石蜡基基础油n14b,并结合不同降凝剂测定凝点,见表4;

对比例二:制备方法同实施例,所不同的是:本对比例的制备过程中,基础油仅为环烷基基础油通用变压器油,并结合不同降凝剂测定凝点,见表5;

表4n14作为基础油与降凝剂复配对凝点检测指标

表5通用变压器油与降凝剂复配对凝点检测指标

由表4数据分析可知,基础油仅为石蜡基基础油n14b时,基础油不存在凝点自降效果;各种降凝剂及降凝剂组合中,除了烷基萘都可以对基础油仅为石蜡基基础油n14b的密封油组合物具有一定的降凝效果,但是差异性不大且效果不显著;

特别是,基础油仅为石蜡基基础油n14b,50℃运动黏度远远地超出了50℃运动黏度浮动范围为52-59mm/s2,虽然凝点能够满足要求,但是50℃运动黏度和黏度指数均远远超出了干式气柜密封油的使用要求,黏度指数远远低于100,

不能确保气柜密封油在温差较大的地域使用时(如新疆、内蒙等地应用时,还提出低温流动性的要求),依然保持适宜的运动粘度,良好的润滑性和流动性;

由表5数据分析可知,基础油仅为石蜡基基础油n14b时,50℃运动黏度浮动范围为30.9mm/s2低于50℃运动黏度浮动范围为52-59mm/s2,基础油的凝点为-39℃,不存在凝点自降效果;各种降凝剂及降凝剂组合中,降凝效果均不显著;

表6气柜密封油组合物中不同基础油配方与破乳剂复配对破乳检测指标

由表6数据分析可知:n14b和-20℃通用变压器油作为基础油,能够与胺与环氧乙烷缩合物、乙二酸酯、环氧丙烷与环氧乙烷共聚物复配混合应用,以气柜密封油组合物总重量为100%计,含量为5-500ppm,从而获得较为优越的破乳化时间达到了8min。

终上所述:

(1)以n14b和-20℃通用变压器油进行组合混兑,两种基础油品混合时,环烷基基础油就如同蜡的溶剂一般,将石蜡基基础油中析出的蜡溶解,环烷烃还会干扰蜡晶成核,降低析蜡点;而石蜡基基础油如同黏度指数改进剂一般,提高环烷基基础油的黏度指数,改善黏温性能,一定程度上阻碍黏温凝固。以上两个因素的共同作用,最终导致了自降凝现象的产生;

(2)聚甲基丙烯酸酯+聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯能够对于n14b与-20℃通用变压器油混兑后的基础油具有优越的降凝效果,因此,可以在n14b和-20℃通用变压器油进行组合混兑自降凝的基础上,进一步地获得优越降凝效果,从而意想不到的获得了-50℃的低凝点,从而确保气柜密封油在温差较大的地域使用时(如新疆、内蒙等地应用时,还提出低温流动性的要求),依然保持适宜的运动粘度,良好的润滑性和流动性;

(3)通过n14b和-20℃通用变压器油进行组合混兑,并通过聚甲基丙烯酸酯+聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯的降凝,获得适用于干式气柜密封油的合适的粘度和粘温特性、较高的油品密度、较低的凝点和良好的抗乳化分水性能的要求的密封油组合物。

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