潤滑油的組成成分
潤滑油一般由基礎(chǔ)油和添加劑兩部分組成?;A(chǔ)油是潤滑油的主要成分,決定著潤滑油的基本性質(zhì),添加劑則可彌補(bǔ)和改善基礎(chǔ)油性能方面的不足,賦予某些新的性能,是潤滑油的重要組成部分。
基礎(chǔ)油
潤滑油基礎(chǔ)油主要分礦物基礎(chǔ)油、
合成基礎(chǔ)油以及生物基礎(chǔ)油三大類。礦物基礎(chǔ)油應(yīng)用廣泛,用量很大(約95%以上),但有些應(yīng)用場合則必須使用合成基礎(chǔ)油和生物油基礎(chǔ)油調(diào)配的產(chǎn)品,因而使這兩種基礎(chǔ)油得到迅速發(fā)展。
礦油基礎(chǔ)油由原油提煉而成。潤滑油基礎(chǔ)油主要生產(chǎn)過程有:常減壓蒸餾、溶劑脫瀝青、溶劑精制、溶劑脫蠟、白土或加氫補(bǔ)充精制。1995年修訂了中國現(xiàn)行的潤滑油基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn),主要修改了分類方法,并增加了低凝和深度精制兩類專用基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn)。礦物型潤滑油的生產(chǎn),最重要的是選用最佳的原油。
礦物基礎(chǔ)油的化學(xué)成分包括高沸點(diǎn)、高分子量烴類和非烴類混合物。其組成一般為烷烴(直鏈、支鏈、多支鏈)、環(huán)烷烴(單環(huán)、雙環(huán)、多環(huán))、芳烴(單環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴)、環(huán)烷基芳烴以及含氧、含氮、含硫有機(jī)化合物和膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等非烴類化合物。生物基礎(chǔ)油(植物油)正越來越受歡迎,它可以生物降解而迅速的降低環(huán)境污染。合成潤滑油具有低溫性能優(yōu)異,潤滑性能好和使用壽命長等特點(diǎn),可適用于高負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速、高真空、高能輻射和強(qiáng)氧化介質(zhì)等環(huán)境。由于當(dāng)今世界上所有的工業(yè)企業(yè)都在尋求減少對環(huán)境污染的措施,而這種”天然”潤滑油正擁有這個特點(diǎn),雖然植物油成本高,但所增加的費(fèi)用足以抵消使用其它礦物油、合成潤滑油所帶來的環(huán)境治理費(fèi)用。根據(jù)原油的性質(zhì)和加工工藝分類
分為石蠟基基礎(chǔ)油、中間基基礎(chǔ)油、環(huán)烷基基礎(chǔ)油
API分類
API于1993年將基礎(chǔ)油分為五類(API-1509),并將其并入EOLCS(API發(fā)動機(jī)油發(fā)照認(rèn)證系統(tǒng))中
試驗(yàn)方法
類別
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ASTM
D2007
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ASTM
D2270
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ASTM D2622/D4294
/D4927/D3120
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類別說明
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飽和烴含量
/%
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黏度指數(shù)
VI
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硫含量/%
(質(zhì)量分?jǐn)?shù))
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I類
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<90
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80~120
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>0.3
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傳統(tǒng)溶劑精煉出來的礦物基礎(chǔ)油
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II類
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>90
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80~120
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<0.3
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氫裂解煉出來的礦物基礎(chǔ)油
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III類
(UCBO)
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>90
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>120
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<0.3
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氫裂解過程與臘油異構(gòu)化煉出來的礦物基礎(chǔ)油
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IV類
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聚α-烯烴
(PAO)
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石蠟分解法與乙烯合成法制得的合成基礎(chǔ)油
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V類
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所有非I、II、III或IV類基礎(chǔ)油
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其他合成油、植物油、再生基礎(chǔ)油等的統(tǒng)稱
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基礎(chǔ)油分類
1995年對原標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂,執(zhí)行潤滑油基礎(chǔ)油分類方法和規(guī)格標(biāo)QSHR 001—95
該標(biāo)準(zhǔn)按黏度指數(shù)把基礎(chǔ)油分類
類別
黏度指數(shù)VI
超高黏度指數(shù)(UHVI)
VI≥140
很高黏度指數(shù)(VHVI)
120≤VI<140
高黏度指數(shù)(HVI)
90≤VI<120
中黏度指數(shù)(MVI)
40≤VI<90
低黏度指數(shù)(LVI)
VI<40
按使用范圍分類
通用基礎(chǔ)油
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專用基礎(chǔ)油
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低凝基礎(chǔ)油
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深度精制基礎(chǔ)油
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適用于多級發(fā)動機(jī)油、低溫液壓油和液力傳動液等產(chǎn)品的低凝基礎(chǔ)油
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適用于汽輪機(jī)油、極壓工業(yè)齒輪油等產(chǎn)品
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UHVI VHVI HVI MVI LVI
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UHVIW VHVIW HVIW MVIW
(代號后加W)
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UHVIS VHVIS HVIS MVIS
(代號后加S)
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添加劑
添加劑是近代高級潤滑油的精髓,正確選用合理加入,可改善其物理化學(xué)性質(zhì),對潤滑油賦予新的特殊性能,或加強(qiáng)其原來具有的某種性能,滿足更高的要求。根據(jù)潤滑油要求的質(zhì)量和性能,對添加劑精心選擇,仔細(xì)平衡,進(jìn)行合理調(diào)配,是保證潤滑油質(zhì)量的關(guān)鍵。一般常用的添加劑有:粘度指數(shù)改進(jìn)劑,傾點(diǎn)下降劑,抗氧化劑,清凈分散劑,摩擦緩和劑,油性劑,極壓添加劑,抗泡沫劑,金屬鈍化劑,乳化劑,防腐蝕劑,防銹劑,破乳化劑,抗氧抗腐劑等。
國內(nèi)的主要添加劑生產(chǎn)商都在北方,因?yàn)橄鄬τ谀戏剑诒狈缴a(chǎn)的添加劑含水量要小。
基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝
編輯傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝
20 世紀(jì) 30 年代,潤滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn)基本采用的是物理方法,即由溶劑精制、溶劑脫蠟和白土補(bǔ)充精制所構(gòu)成的“老三套”傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油。
(1)溶劑精制。溶劑精制是潤滑油生產(chǎn)過程中的重要步驟,其主要作用是脫除油品中的稠環(huán)芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等,使?jié)櫥驼硿匦再|(zhì)、抗氧化安定性、殘?zhí)恐?、顏色等性質(zhì)得到改善。該工藝較成熟,常用的溶劑有糠醛、酚和 N—甲基吡咯烷酮(NMP)。
(2)溶劑脫蠟。溶劑脫蠟工藝主要包括結(jié)晶、過濾、溶劑回收和冷凍四部分,其目的是除去油品中的石蠟,降低潤滑油基礎(chǔ)油的傾點(diǎn)。該工藝在加工較輕的原料時有技術(shù)優(yōu)勢,脫蠟油收率高、粘度指數(shù)較高。為了降低能耗、節(jié)省操作費(fèi)用、減少投資,國內(nèi)外潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)企業(yè)都采用溶劑脫蠟和蠟脫油聯(lián)合工藝,近幾年主要是在節(jié)能、提高油和蠟收率等技術(shù)方面有比較大的改進(jìn)。
(3)白土補(bǔ)充精制。白土補(bǔ)充精制是使油與白土在一定溫度下充分混合,利用活性白土表面的吸附性能,通過加熱、蒸發(fā)、過濾等工序,將潤滑油中的氮化物、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、環(huán)烷酸皂、不飽和烴、選擇性溶劑、水分、機(jī)械雜質(zhì)等除去,從而改善油品顏色、降低殘?zhí)?、提高油品的抗氧化安定性和抗乳化度?span id="tvtrtvv" class="sup--normal" style="font-size:12px;line-height:0;vertical-align:baseline;color:#3366CC;"> [1]
加氫生產(chǎn)工藝
基礎(chǔ)油中的理想組分是支鏈烷烴( 異構(gòu)烷烴) 和帶有長烷基側(cè)鏈的單環(huán)環(huán)烷烴,非理想組分則是稠環(huán)芳烴和稠環(huán)環(huán)烷烴。傳統(tǒng)的溶劑精制工藝是選擇性地抽提脫除低黏度指數(shù)的多環(huán)烴類及其它雜環(huán)化合物( 如硫、氮化合物,膠質(zhì)等) ,從而提高油品的黏度指數(shù),使顏色和抗氧化安定性得到改善,這種物理分離的方法只能保留原料中原有的理想組分,基礎(chǔ)油收率、黏度指數(shù)和其它性能的改善有限。潤滑油加氫處理則是通過深度加氫轉(zhuǎn)化的方法,使多環(huán)烴類變?yōu)槔硐虢M分,同時幾乎完全脫除雜環(huán)化合物,因而基礎(chǔ)油收率高、油品各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的改善更加明顯。
加氫處理過程中,發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要有:①脫除雜環(huán)化合物;②芳烴飽和,環(huán)烷烴開環(huán)及異構(gòu)化,這種反應(yīng)是提高黏度指數(shù)最主要的反應(yīng);③正構(gòu)烷烴或低分支異構(gòu)烷烴臨氫異構(gòu)化為高分支異構(gòu)烷烴;④烷烴的加氫裂化以及帶有長烷基側(cè)鏈環(huán)烷烴的加氫脫烷基反應(yīng)。這類反應(yīng)將導(dǎo)致輕油的產(chǎn)生,使基礎(chǔ)油收率降低。前三項(xiàng)是有利于反應(yīng),第四項(xiàng)是需要抑制的反應(yīng)。
異構(gòu)脫蠟工藝
隨著環(huán)境保護(hù)法規(guī)日趨嚴(yán)格以及機(jī)械工業(yè)( 特別是汽車工業(yè)) 的發(fā)展,對潤滑油性能提出了更高的要求。為了生產(chǎn)這些高性能的潤滑油,特別是要調(diào)配大跨度多級內(nèi)燃機(jī)油,必須采用低揮發(fā)性、高黏度指數(shù)的基礎(chǔ)油,即VI大于120、飽和度大于90% 。主要成分為異構(gòu)烷烴的APIⅢ類基礎(chǔ)油具有這些性能特點(diǎn),可以滿足上述要求。采用溶劑脫蠟和催化脫蠟工藝是不能生產(chǎn)Ⅲ類基礎(chǔ)油的,因?yàn)檫@兩種加工方法只能將高黏度指數(shù)的正構(gòu)烷烴從油品中除去,造成基礎(chǔ)油的黏度指數(shù)低,而不能將這些高黏度指數(shù)的正構(gòu)烷烴轉(zhuǎn)化為高黏度指數(shù)、低傾點(diǎn)的異構(gòu)烷烴,這不但使基礎(chǔ)油收率低,而且不能滿足高質(zhì)量基礎(chǔ)油的規(guī)格要求。異構(gòu)脫蠟的基本原理就是在專門分子篩催化劑的作用下,將高傾點(diǎn)的正構(gòu)烷烴異構(gòu)化為低傾點(diǎn)的支鏈烷烴,異構(gòu)脫蠟已成為當(dāng)代生產(chǎn)API Ⅲ類基礎(chǔ)油的重要手段。已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的潤滑油異構(gòu)脫蠟技術(shù)主要是Chevron的Isodewaxing技術(shù)和Exxon Mobil公司的MSDW技術(shù)。 [2]