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润滑油的组成成分

润滑油一般由基础油和添加剂两部分组成。基础油是润滑油的主要成分,决定着润滑油的基本性质,添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足,赋予某些新的性能,是润滑油的重要组成部分。

基础油

润滑油基础油主要分矿物基础油、
合成基础油以及生物基础油三大类。矿物基础油应用广泛,用量很大(约95%以上),但有些应用场合则必须使用合成基础油和生物油基础油调配的产品,因而使这两种基础油得到迅速发展。
矿油基础油由原油提炼而成。润滑油基础油主要生产过程有:常减压蒸馏、溶剂脱沥青、溶剂精制、溶剂脱蜡、白土或加氢补充精制。1995年修订了中国现行的润滑油基础油标准,主要修改了分类方法,并增加了低凝和深度精制两类专用基础油标准。矿物型润滑油的生产,最重要的是选用最佳的原油。
矿物基础油的化学成分包括高沸点、高分子量烃类和非烃类混合物。其组成一般为烷烃(直链、支链、多支链)、环烷烃(单环、双环、多环)、芳烃(单环芳烃、多环芳烃)、环烷基芳烃以及含氧、含氮、含硫有机化合物和胶质、沥青质等非烃类化合物。生物基础油(植物油)正越来越受欢迎,它可以生物降解而迅速的降低环境污染。合成润滑油具有低温性能优异,润滑性能好和使用寿命长等特点,可适用于高负荷、高转速、高真空、高能辐射和强氧化介质等环境。由于当今世界上所有的工业企业都在寻求减少对环境污染的措施,而这种”天然”润滑油正拥有这个特点,虽然植物油成本高,但所增加的费用足以抵消使用其它矿物油、合成润滑油所带来的环境治理费用。根据原油的性质和加工工艺分类
分为石蜡基基础油、中间基基础油、环烷基基础油

API分类

API于1993年将基础油分为五类(API-1509),并将其并入EOLCS(API发动机油发照认证系统)中
试验方法
类别
ASTM
D2007
ASTM
D2270
ASTM D2622/D4294
/D4927/D3120
类别说明
饱和烃含量
/%
黏度指数
VI
硫含量/%
(质量分数)
I类
<90
80~120
>0.3
传统溶剂精炼出来的矿物基础油
II类
>90
80~120
<0.3
氢裂解炼出来的矿物基础油
III类
(UCBO)
>90
>120
<0.3
氢裂解过程与腊油异构化炼出来的矿物基础油
IV类
聚α-烯烃
(PAO)
石蜡分解法与乙烯合成法制得的合成基础油
V类
所有非I、II、III或IV类基础油
其他合成油、植物油、再生基础油等的统称

基础油分类

1995年对原标准进行了修订,执行润滑油基础油分类方法和规格标QSHR 001—95
该标准按黏度指数把基础油分类
类别
黏度指数VI
超高黏度指数(UHVI)
VI≥140
很高黏度指数(VHVI)
120≤VI<140
高黏度指数(HVI)
90≤VI<120
中黏度指数(MVI)
40≤VI<90
低黏度指数(LVI)
VI<40
按使用范围分类
通用基础油
专用基础油
低凝基础油
深度精制基础油
适用于多级发动机油、低温液压油和液力传动液等产品的低凝基础油
适用于汽轮机油、极压工业齿轮油等产品
UHVI VHVI HVI MVI LVI
UHVIW VHVIW HVIW MVIW
(代号后加W)
UHVIS VHVIS HVIS MVIS
(代号后加S)

添加剂

添加剂是近代高级润滑油的精髓,正确选用合理加入,可改善其物理化学性质,对润滑油赋予新的特殊性能,或加强其原来具有的某种性能,满足更高的要求。根据润滑油要求的质量和性能,对添加剂精心选择,仔细平衡,进行合理调配,是保证润滑油质量的关键。一般常用的添加剂有:粘度指数改进剂,倾点下降剂,抗氧化剂,清净分散剂,摩擦缓和剂,油性剂,极压添加剂,抗泡沫剂,金属钝化剂,乳化剂,防腐蚀剂,防锈剂,破乳化剂,抗氧抗腐剂等。
国内的主要添加剂生产商都在北方,因为相对于南方,在北方生产的添加剂含水量要小。

基础油生产工艺

编辑

传统生产工艺

20 世纪 30 年代,润滑油基础油的生产基本采用的是物理方法,即由溶剂精制、溶剂脱蜡和白土补充精制所构成的“老三套”传统工艺生产润滑油基础油。
(1)溶剂精制。溶剂精制是润滑油生产过程中的重要步骤,其主要作用是脱除油品中的稠环芳烃、胶质、沥青质等,使润滑油粘温性质、抗氧化安定性、残炭值、颜色等性质得到改善。该工艺较成熟,常用的溶剂有糠醛、酚和 N—甲基吡咯烷酮(NMP)。
(2)溶剂脱蜡。溶剂脱蜡工艺主要包括结晶、过滤、溶剂回收和冷冻四部分,其目的是除去油品中的石蜡,降低润滑油基础油的倾点。该工艺在加工较轻的原料时有技术优势,脱蜡油收率高、粘度指数较高。为了降低能耗、节省操作费用、减少投资,国内外润滑油基础油生产企业都采用溶剂脱蜡和蜡脱油联合工艺,近几年主要是在节能、提高油和蜡收率等技术方面有比较大的改进。
(3)白土补充精制。白土补充精制是使油与白土在一定温度下充分混合,利用活性白土表面的吸附性能,通过加热、蒸发、过滤等工序,将润滑油中的氮化物、胶质、沥青质、环烷酸皂、不饱和烃、选择性溶剂、水分、机械杂质等除去,从而改善油品颜色、降低残炭、提高油品的抗氧化安定性和抗乳化度。 [1] 

加氢生产工艺

基础油中的理想组分是支链烷烃( 异构烷烃) 和带有长烷基侧链的单环环烷烃,非理想组分则是稠环芳烃和稠环环烷烃。传统的溶剂精制工艺是选择性地抽提脱除低黏度指数的多环烃类及其它杂环化合物( 如硫、氮化合物,胶质等) ,从而提高油品的黏度指数,使颜色和抗氧化安定性得到改善,这种物理分离的方法只能保留原料中原有的理想组分,基础油收率、黏度指数和其它性能的改善有限。润滑油加氢处理则是通过深度加氢转化的方法,使多环烃类变为理想组分,同时几乎完全脱除杂环化合物,因而基础油收率高、油品各项质量指标的改善更加明显。
加氢处理过程中,发生的化学反应主要有:①脱除杂环化合物;②芳烃饱和,环烷烃开环及异构化,这种反应是提高黏度指数最主要的反应;③正构烷烃或低分支异构烷烃临氢异构化为高分支异构烷烃;④烷烃的加氢裂化以及带有长烷基侧链环烷烃的加氢脱烷基反应。这类反应将导致轻油的产生,使基础油收率降低。前三项是有利于反应,第四项是需要抑制的反应。

异构脱蜡工艺

随着环境保护法规日趋严格以及机械工业( 特别是汽车工业) 的发展,对润滑油性能提出了更高的要求。为了生产这些高性能的润滑油,特别是要调配大跨度多级内燃机油,必须采用低挥发性、高黏度指数的基础油,即VI大于120、饱和度大于90% 。主要成分为异构烷烃的APIⅢ类基础油具有这些性能特点,可以满足上述要求。采用溶剂脱蜡和催化脱蜡工艺是不能生产Ⅲ类基础油的,因为这两种加工方法只能将高黏度指数的正构烷烃从油品中除去,造成基础油的黏度指数低,而不能将这些高黏度指数的正构烷烃转化为高黏度指数、低倾点的异构烷烃,这不但使基础油收率低,而且不能满足高质量基础油的规格要求。异构脱蜡的基本原理就是在专门分子筛催化剂的作用下,将高倾点的正构烷烃异构化为低倾点的支链烷烃,异构脱蜡已成为当代生产API Ⅲ类基础油的重要手段。已实现工业化的润滑油异构脱蜡技术主要是Chevron的Isodewaxing技术和Exxon Mobil公司的MSDW技术。 [2]