加氫潤滑油基礎(chǔ)油結(jié)構(gòu)組成與氧化安定性的關(guān)系

張黎麗 楊洋(大慶潤滑油一廠化驗(yàn)車間 黑龍江 大慶 163000)

李澤垚(大慶潤滑油一廠調(diào)合車間 黑龍江 大慶 163000)

徐歡(大慶潤滑油一廠化驗(yàn)車間黑龍江 大慶 163000)

引言

潤滑油的品種結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到汽車、冶金等行業(yè)的發(fā)展，甚至關(guān)系到我國環(huán)保法規(guī)方面的內(nèi)容。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在這些行業(yè)領(lǐng)域?qū)櫥偷男枨笤絹碓酱?，其中對高質(zhì)量的潤滑油Ⅱ、Ⅲ類基礎(chǔ)油的使用量越來越大，目前，只有APIⅡ、Ⅲ類基礎(chǔ)油和合成油，才是安全、環(huán)保、高質(zhì)量、使用價值較高的潤滑油。因?yàn)檫@些潤滑油可以保證機(jī)器的正常運(yùn)行、減少機(jī)械的磨損、降低能量的消耗，從而可以延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

一、潤滑油基礎(chǔ)油的分類及特點(diǎn)

在1993年，美國的石油協(xié)會（API）就基礎(chǔ)油的組成和其主要的特征，對基礎(chǔ)油進(jìn)行了分類，具體如下表：

潤滑油基礎(chǔ)油API分類

類別 ⅠI Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ＞0.03 S含量/%≤0.03≤0.03聚α烯烴≥90≥90飽和烴含量/%＜90粘度指數(shù)80-120 80-120＞120生產(chǎn)工藝溶劑精制-溶劑脫蠟-白土精制/加氫補(bǔ)充精制加氫裂化-異構(gòu)脫蠟-加氫處理加氫裂化-異構(gòu)脫蠟-加氫處理α烯烴聚合除Ⅰ-Ⅳ類以外的各種基礎(chǔ)油

該表中I類基礎(chǔ)油是用溶劑精制法生產(chǎn)的基礎(chǔ)油,Ⅱ、Ⅲ類基礎(chǔ)油是加氫裂化-異構(gòu)脫蠟-加氫精制處理后，生產(chǎn)出的高質(zhì)量的基礎(chǔ)潤滑油。前者基本上是物理性變化得來的，后兩者是經(jīng)過化學(xué)變化，加氫裂化，異構(gòu)以及加氫飽和，把原料中的劣質(zhì)成分完全改變，這樣可以將劣質(zhì)的原料加工變成優(yōu)質(zhì)的潤滑油，物理性變化得來的潤滑油質(zhì)量不高，因其本身的結(jié)構(gòu)未發(fā)生本質(zhì)性的改變，保留著劣質(zhì)原料的劣性特征。其中Ⅱ、Ⅲ類基礎(chǔ)油具有下列優(yōu)勢：粘度指數(shù)較高、低溫性能好、粘溫性能好、熱穩(wěn)性能好、氧化穩(wěn)定性好，并且揮發(fā)性較低，可以延長換油時間，S、N的含量較低，與其他高質(zhì)量的同類產(chǎn)品相比價格低，總之，Ⅱ、Ⅲ類基礎(chǔ)油使用價值較高。

二、加氫潤滑油基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分析

三、基于潤滑油基礎(chǔ)油的所含成分較多，組成成分具有很相似的物理特征的特點(diǎn)，我們通常采用有色譜法和質(zhì)譜法對其組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。色譜族組成分析法在研究潤滑基礎(chǔ)油方面算是較為精準(zhǔn)的方法，采用硅氧化為填料的吸附色譜，一般在重油分析中選取USBM-API、SARA四組份分離等方法。USBM-API可以將研究的對象分成酸性分、堿性分、中性分和烴類等，SARA四組份分離是把研究對象分成飽和烴、芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)四族，所以它被稱之為SARA四組份分離。采用該方法可以將基礎(chǔ)油分成飽和烴、輕芳烴、中芳烴、重芳烴和極性部分等，從而我們可以得到基礎(chǔ)油的大致四組份結(jié)構(gòu)。然后我們采用先進(jìn)的色譜分析儀器，進(jìn)一步研究基礎(chǔ)油的烴類組成成分。采用上述方法我們對采自蘭州石化公司、大慶石化公司和克拉瑪依石化公司的六種加氫潤滑基礎(chǔ)油和美孚生產(chǎn)的合成油 PAO-6進(jìn)行結(jié)構(gòu)組成的分析。

四、加氫潤滑油基礎(chǔ)油結(jié)構(gòu)組成與氧化安定性的關(guān)系

我們以某廠生產(chǎn)的加氫異構(gòu)基礎(chǔ)潤滑油為例，來研究加氫潤滑油基礎(chǔ)油結(jié)構(gòu)組成與氧化安定性的關(guān)系，在研究過程中，采用螺旋養(yǎng)彈試驗(yàn)來研究基礎(chǔ)潤滑油的氧化安定性，經(jīng)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)油隨著其中鏈烷烴含量越高，總環(huán)烷烴的含量越低，其氧化安定性就越好；反之，其中一環(huán)環(huán)烷烴的含量越高，則其氧化安定性就越差，但是其中二環(huán)、三環(huán)、多環(huán)的環(huán)烷烴的含量越高，該基礎(chǔ)油的氧化安定性就越好；單環(huán)芳烴的干糧越低，多環(huán)芳烴的含量越高時，該基礎(chǔ)油的氧化安定性就越好。

除此之外，我們還用烘箱熱氧化試驗(yàn)針對另外幾種加氫基礎(chǔ)油的氧化性進(jìn)行研究，最后我們得到如下結(jié)論：經(jīng)試驗(yàn)后，氧化安定性較好的基礎(chǔ)油，氧化后其飽和烴含量減少的就比較少，其芳烴、膠質(zhì)的含量也會增加的較少；粘度指數(shù)愈大的基礎(chǔ)潤滑油，經(jīng)氧化試驗(yàn)后，其粘度增長的較少。加烴潤滑劑基礎(chǔ)油在氧化過程中，環(huán)烷烴比鏈烷烴更易被氧化，其中一環(huán)烷烴最容易氧化，二環(huán)烷烴也易氧化，除此三四環(huán)及以上的環(huán)烷烴被氧化穩(wěn)定性就相對好多了.

通過試驗(yàn)我們得到：加氫潤滑油基礎(chǔ)油氧化后都出現(xiàn)酸值增高、粘度增大，飽和烴含量逐漸減少，極性組成成分增多，最后生成含氧化合物，油品的平均分子量增加，在氧化過程中對加氫潤滑油基礎(chǔ)油穩(wěn)定性有影響的因素有：硫的含量、芳烴的含量以及飽和烴中多環(huán)環(huán)烷烴的含量。其中硫、芳烴都是具有抗氧化性能的天然存在的物種。在氧化過程的開始階段，硫和芳烴能夠減慢粘度的增長速度和降低粘度指數(shù)的抗氧化作用，但是也存在一定缺陷，就是硫和芳烴的存對產(chǎn)生氧化極性產(chǎn)物和不溶物有很大影響。在硫的含量較低、芳烴含量小于1%的情況下，對加氫潤滑劑基礎(chǔ)油氧化的安定性有很大影響的，是多環(huán)環(huán)烷烴的含量多少和脂肪烴的支化度，當(dāng)多環(huán)環(huán)烷烴含量越少，脂肪烴的支化度越低時，加氫潤滑油基礎(chǔ)油的氧化性就會越好。

總結(jié)

本文從潤滑油基礎(chǔ)油的分類及特點(diǎn)，加氫潤滑油基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，加氫潤滑油基礎(chǔ)油結(jié)構(gòu)組成與氧化安定性的關(guān)系三個方面進(jìn)行分析研究，來了解潤滑基礎(chǔ)油的氧化性能，希望對高質(zhì)量的潤滑基礎(chǔ)油產(chǎn)品的研發(fā)有所理論幫助。

[1]斐和平，施洪香.加氫基礎(chǔ)油的應(yīng)用及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析.石油化工技術(shù)經(jīng)濟(jì),2002(18):24-27.

[2]毛紅周亞松孫玉華陳月珠潤滑油基礎(chǔ)油的化學(xué)組成對其氧化安定性的影響石油學(xué)報(石油加工)1999 15(3):63-67.