Их эксплуатации

СТАРЕНИЕ НЕФТЯНЫХ МАСЕЛ В ПРОЦЕССЕ

Нефтяные масла, как и другие продукты органического происхо­ждения, в процессе эксплуатации претерпевают определенные каче­ственные изменения, имеющие общее название «старение». Старе­ние масел обусловлено, прежде всего, реакциями окисления углеводо­родов, протекающими под действием кислорода при катализирую­щем влиянии металлов, соприкасающихся с маслом. На реакцию окисления влияют присутствие в масле воды, его контакт с водяным паром, температура и давление. Способность смесей углеводородов противостоять в той или иной степени окислению определяет срок службы масел, надежность и экономичность работы оборудования.

Современные представления о механизме процесса окисления уг­леводородов основаны на перекисной теории, согласно которой окис­ление относится к числу автокаталитических реакций. Под автоката­литическим окислением принято понимать окисление углеводородов молекулярным кислородом, катализируемое промежуточно образующимися перекисными соединениями и свободными радикалами R.

Первоначальное окисление углеводородов при умеренной темпе­ратуре начинается с присоединения молекулярного кислорода к ал­кановым или нафтеновым связям С-Н с образованием гидроперок­сидов ROOH. Окисление усиливается, если в молекуле углеводоро­да присутствует двойная связь, например С = С. Распад гидроперок­сидов сопровождается реакциями, в результате которых образуются гидропероксиды, способные к конденсации и полимеризации. В ре­акционной смеси присутствуют также свободные радикалы, резко усиливающие действие гидропероксидов.

Распад гидропероксидов приводит к образованию окси- и кетоно­кислот; при глубоком окислительном распаде образуются цикличе­ские спирты, муравьиная и уксусная кислоты, а также СО₂, СО, Н₂О, Н₂. Альдегиды вступают в реакции полимеризации, в результа­те которых образуются смолы, выпадающие в осадок. Оксикислоты в процессе реакций поликонденсации образуют высокомолекуляр­ные полимерные соединения - эстолиды. Эстолиды обладают боль­шим кислотным числом, и их присутствие определяет высокую ки­слотность выпадающих из масла осадков. Образование осадков при старении масел происходит в результате окисления фенолов и наф­толов, которые вступают в реакции конденсации с образованием осадка. Дальнейшее окисление продуктов старения, в первую оче­редь эстолидов, приводит к образованию карбенов - асфальтосмо­листых веществ с несколько повышенным содержанием кислорода. Карбены нерастворимы в масле и склонны к коагуляции. Их выпаде­ние в осадок создает серьезную угрозу надежной эксплуатации обо­рудования.

Старение масел может происходить и в отсутствие его контакта с кислородом воздуха, например в герметизированных маслосистемах электрических аппаратов - трансформаторов, масляных выключа­телей и т.п., под действием электрических разрядов и коротких за­мыканий электрических цепей. В масле и в других жидких диэлек­триках при этом будут накапливаться газообразные продукты, коксо­вые частицы, сконденсировавшиеся вещества, способствующие развитию процессов окисления масла.

Для замедления процессов окисления в масла вводят специаль­ные присадки - антиокислители, тормозящие реакции образования гидропероксидов. Скорость окисления определяется, прежде всего, концентрацией свободных радикалов, поэтому действие подобных ингибиторов окисления заключается в пассивировании той или иной группы радикалов в зависимости от избирательной способности ин­гибитора реагировать с данной группой радикалов. Ингибиторы до­бавляют в масла для улучшения физико-химических свойств и экс­плуатационных характеристик.

На старение масел влияют и другие факторы: конструктивные особенности агрегата, режимные параметры масляной системы, со­вместно обусловливающие интенсивность процессов нагрева, аэра­ции, обводнения и окисления масла, а также эффективность процес­сов охлаждения, деаэрации, обезвоживания и фильтрования.

Дата добавления: 2014-12-26