柴油潤滑性與硫含量、組成等指標的關系研究

劉馨璐 張鳳泉 楊 勇 董 芳

〔中國石化銷售有限公司油品技術研究所 天津 300384〕

柴油潤滑性與硫含量、組成等指標的關系研究

劉馨璐 張鳳泉 楊 勇 董 芳

〔中國石化銷售有限公司油品技術研究所 天津 300384〕

考慮清潔柴油升級，硫和芳烴等組分的減少，柴油的潤滑性也有所降低的情況，分析了不同典型工藝生產(chǎn)的13個柴油組分樣品的潤滑性與硫含量、芳烴含量等指標的關系，結果表明：在不含添加劑的情況下，硫含量較高的柴油表現(xiàn)出較好的潤滑性；多環(huán)芳烴、苊烯、苊類、萘等組分以及密度與柴油組分的潤滑性有較好的對應關系，而與茚類、四氫萘、烷基苯、單環(huán)芳烴等基本無關。

柴油 潤滑性 硫含量 密度 黏度 關系

隨著環(huán)保要求的日益嚴格和柴油質量升級的步伐加快，柴油組成發(fā)生了較大變化，硫含量減少，鏈烷烴增加，多環(huán)芳烴減少，組分越來越清潔，而潤滑性有所下降，那么柴油組成對潤滑性有怎樣的影響，相關指標與潤滑性有怎樣的關系，本文選取不同組成的柴油樣品對其潤滑性和鏈烷烴、環(huán)烷烴、多環(huán)芳烴、單環(huán)芳烴及硫含量，以及密度、運動黏度等進行了分析。

1 實驗部分

1.1 試驗方法和設備

1.1.1 硫含量

采用SH/T 0689—2000方法測定柴油硫含量。所用儀器為美國某公司制造的ANTEK9000S氮/硫分析儀。

1.1.2 潤滑性

采用SH/T 0765—2005方法測定柴油潤滑性。所用儀器為英國某公司制造的HFRR高頻往復試驗機。

1.1.3 運動黏度

采用GB 265—1988方法測定柴油運動黏度。所用儀器為大連某公司制造的DSY-119低溫運動黏度測定器。

1.1.4 密度

采用GB/T 1884—2000方法測定柴油的密度。所用密度計為SY-Ⅱ型。

1.1.5 組成

采用SH/T 0606—2005方法測定柴油的組成。所用儀器為日本某公司制造的GCMS-QT2010氣相色譜質譜聯(lián)用儀。

1.2 樣品信息

柴油樣品采用具有代表性的不同組成、不同性質的組分油和準成品油，共13個均無添加劑，具體信息見表1。

表1 試驗用樣品信息

2 結果與討論

2.1 硫含量的影響

對13個樣品的硫含量和潤滑性進行了分析，潤滑性與硫含量之間的關系見圖1。

圖1 硫含量與潤滑性的關系

從圖1可以看出，硫含量較高的柴油表現(xiàn)出較好的潤滑性，但也出現(xiàn)油樣5質量分數(shù)為1 066 mg/kg，而磨斑直徑超標(≯460μm)的情況。樣8、10、12和13，均為硫含量較低的組分油，其潤滑性都較差，不能達到磨斑直徑不高于460 μm的要求。

2.2 密度、運動黏度的影響

對13個樣品的密度、運動黏度和潤滑性進行了分析，潤滑性與密度、運動黏度之間的關系見圖2。

圖2 潤滑性與運動粘度和密度的關系

一般情況下，密度和粘度越大，油品中所含重組分就越多，柴油的潤滑性相應會越好。從圖2顯示的潤滑性與密度、黏度的關系，可以看出，密度與磨斑直徑呈負相關的關系，密度越大，潤滑性會越好。而運動粘度雖然也是油品抗磨性能的一個量度，但在此與磨斑直徑并未表現(xiàn)出很好的對應關系。

2.3 組成的影響

對13個樣品的組成進行了分析，包括鏈烷烴、總環(huán)烷烴、總單環(huán)芳烴、總雙環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴、三環(huán)芳烴、總芳烴，這些組成與潤滑性之間的關系見圖3。從圖3可以看出，除油樣1和油樣2外，其他樣品的校正磨痕直徑與多環(huán)芳烴(含雙環(huán)芳烴)之間具較好的負相關性，也就是多環(huán)芳烴(含雙環(huán)芳烴)體積分數(shù)越高，潤滑性越好。而鏈烷烴與潤滑性大體上呈現(xiàn)負相關，環(huán)烷烴和單環(huán)芳烴與潤滑性沒有明顯的關系。

圖3 組成與潤滑性的關系

為找出芳烴與潤滑性的對應關系，對各種芳烴含量進行了分析，包括烷基苯、茚滿或四氫萘、茚類、萘、萘類、苊類、苊烯類，這些芳烴含量與潤滑性之間的關系見圖4。

圖4 各種芳烴含量與潤滑性的關系

從圖4可以看出，除油樣1和油樣2外，其他樣品的潤滑性與苊烯、苊類含量包括萘類有比較好的對應關系，與茚類、四氫萘、烷基苯等單環(huán)芳烴基本沒有關系，而油樣1和油樣2例外的原因可能在于，雖然含有較少的多環(huán)芳烴，但是T50較高，運動黏度較高。

3 結論

通過分析樣品的潤滑性、硫含量、密度、運動黏度與組成的相互關系，可以得到以下結論：

(1)硫含量較高的柴油表現(xiàn)出比較好的潤滑性，未加劑的硫含量較低的組分油的潤滑性都比較差，不能達到磨斑直徑不高于460 μm的相關要求。

(2)密度與校正磨痕直徑呈負相關的關系，也就是密度越大，潤滑性會越好，但運動粘度與磨斑直徑并未表現(xiàn)出很好的對應關系。

(3)潤滑性與苊烯、苊類含量包括萘類有比較好的對應關系，與茚類、四氫萘、烷基苯等單環(huán)芳烴基本沒有關系。

(4)柴油組分潤滑性的高低是一個綜合結果，影響因素包括了多環(huán)芳烴、沸程、密度等。

[1] 韋淡平.柴油的潤滑性-一個潛在的重要問題[J].石油煉制與化工，2001，32(1):37-40.

2017-01-05。

劉馨璐，(1987—)，女，本科，畢業(yè)于南京師范大學，工程師，現(xiàn)從事油品檢驗與應用研究工作。