高碱值磺酸盐极压剂项目可行性研究报告

1 高碱值合成烷基苯磺酸钙极压剂项目可行性研究报告 一 总论 1 概述 高碱值合成烷基苯磺酸钙极压剂项目是以烷基苯磺酸 氢氧化 钙或氧化钙 二氧化碳等为原料 通过特定工艺进行中和 碳酸化 等反应合成具有特定结构的极压型高碱值合成烷基苯磺酸产品 本项目创新点在于通过特殊的碳酸化工艺 使产品胶团中的碳 酸钙具有特定的晶体结构 从而使产品具有极压性能 目前在国内 该领域尚处于空白阶段 该项目的技术水平现处于国内领先地位 该产品产要应用于金属加工油 液 中 因其具有非常好的极 压润滑性能 可以极大地延长刀具的使用寿命和加工部件的表面光 洁度 可以替代传统的含硫 磷 氯等极压剂 更加符合环保要求 2 项目的社会经济意义 目前的进展情况 在金属加工油 液 中经常需要加入含有硫 磷 氯等元素的 极压剂以延长刀具 模具 的使用寿命和改善加工部件的表面光洁度 这类添加剂大多对金属有腐蚀 气味大并有一定毒性 例如氯化石 蜡在欧洲一些国家已将其列为致癌物质而被禁用 随着人们卫生及 环保意识的增强 各种工业卫生及环保法规的发布 人们急需寻找 新的符合环保要求的极压剂以满足金属加工油的技术进步 我国正在成为世界工厂 珠江三角洲 长江三角洲等经济发达 地区均以外向型经济为主 随着我国加入WTO后开放程度的进一步 2 提高 很多东西必须跟国际接轨 开发绿色产品 实现绿色制造已 成为全球关注和研究的热点之一 我国也将环境保护作为可持续发 展的核心内容之一 工业发达国家的机械制造业受到了严格的环境 立法和降低制造成本的双重压力 我国的出口机电产品也受到相同 的要求 如对制造冰箱和空调压缩机所使用的切削液有极为苛刻的 要求 一些工业发达国家或政府采购部门对制造过程中的环保要求 非常苛刻 要求证明未曾使用或残留对环境有害的物质 企业除了 提高经济效益以外 也越来越多地担当起社会责任 并要求注重上 游生产链的相互衔接关系 这都需要在生产过程中使用对环境友好 的绿色金属加工用油 液 而极压型磺酸盐产品除了在金属加工油 液 中除了具有优异的极压抗磨性能外 同时对人和环境基本无 害 完全符合环境友好型产品的要求 该产品的研制成功 必将带 来具大的社会效应 我国金属加工油 液 以低档为主 高档油品少 主要依靠进口 国内产品质量与国外油品有一定差距 目前该类产品还主要以国外 进口为主 产品价格较高 货源不稳定 本项目所研制产品若能完 全取代进口产品 将会为我公司带来可观的经济效益 目前我公司该项目的实验室研制工作已接近尾声 现正在进行 中试及功入生产的前期准备之中 3 项目的计划目标 3 1 总体目标 我公司计划该项目的总投资额为 1100 万元人民币 项目完成进 3 达到批量生产规模 实现年生产能力 1000 吨 目前企业资产规模为 3000 万元人民币 企为人数为 150 人 项目达产后 可新增就业人 数 50 人 3 2 经济目标 该项目预计在执行期内可累计实现工业增加值 1000 万元人民币 实现销售收入 1700 万元人民币 缴税总额 290 万元人民币 净利润 600 万元人民币 创汇额 10 万美元 3 3 技术 质量指标 由于该类产品在国内尚属空白领域 故目前在国内尚无统一的 国家或行业标准 结合国外同类产品的相关标准 将研发产品的质 量标准暂定如下 表 1 高碱值合成烷基苯磺酸钙极压剂产品暂行标准 项 目质量指标测试方法 外观棕红色液体目测 硫含量 1 25 1 80SH T388 钙含量 15 16SH T0270 总碱值 mgKOH g 400 SH T0251 运动粘度 100 mm2 s 60 GB T265 密度 20 Kg m 3 1100 GB T1884 闪点 开口 180 GB T3536 待项目完成后 可重新对以上标准进行修订 并进行企业标准 备案 二 申报企业情况 1 申报企业基本情况 企业名称 辽宁渤大化工有限公司 4 通讯地址 辽宁省锦州市义县前杨乡 注册时间 2007 年 1 月 注册资金 1000 万元人民币 企业登记注册类型 有限责任公司 2 企业人员及开发能力论述 法人代表 刘明 辽宁渤大化工有限公司总经理 工程师 于 1987年毕业于抚顺石油学院 工业分析专业 1987年进入锦州石化 化工一厂质管科工作 2002年进入盘锦中创石油化工有限公司任总 经理 2009年4月进入辽宁渤大化工有限公司任总经理 1998年进入 润滑油添加剂行业 并于当年开发了重烷基苯磺酸盐的系列产品生 产 并持续改进生产该产品至今 并申请该产品生产的专利一篇 项目技术负责人 曹宇 98 年毕业于抚顺石油学院化工工艺专 业 毕业后一直从事润滑油添加剂产品的研发工作 曾承担过高硫 T321 产品研发 酚酯型抗氧剂产品研发 硫酚型抗氧剂产品研发 T306 产品改进 无灰分散剂产品合成方法研究 润滑油磺酸盐净剂 产品研发等多项研发课题 现就职于辽宁渤大化工有限公司 任技 术负责人 企业现有职工 50人 大专以上人员65人 主要管理人员8人 全部具有大专以上学历 在研发力量上 公司聘请了业内知名的专家来担任研发顾问 并拥有一批年青化的高学历研发队伍 并花巨资购进了大量先进的 检测和评定设备 完全具备新产品的自主开发能力 企业在上一年的总收入为2864万元 科技开发经费支出为145万 5 元 占总收入的5 1 三 项目的技术可行性和成熟性分析 1 项目的技术创新性论述 1 1 项目的基本原理及关键技术内容 高碱值合成磺酸钙的制备工艺是一个包括多种反应物质 气 固 液多相体系的胶体化学反应过程 反应较为复杂 一般分为两 步 第一步为重烷基苯磺酸和碱性组分 氢氧化钙和氧化钙 为主要 原料 经中和反应生成中性磺酸钙 第二步对中性磺酸钙继续进行 碳酸化反应 氢氧化钙变成碳酸钙的同时被磺酸钙胶束分散到油中 生成超高碱性合成磺酸钙 因而反应十分复杂 影响因素很多 1 1 1 中和反应 2RSO3H Ca OH 2 RSO3 2Ca 2H2O 1 1 2 碳酸化反应 碳酸化反应是制备超高碱性合成磺酸钙的一个主要反应 反应 在气 固 液三相内进行 在碳酸化过程中所使用的促进剂实际上 是一种相转移催化剂 在此过程中与二氧化碳形成中间络合物 碳酸 化的醇盐等 这些产物远较金属材料及单纯的碱性组分微粒更易扩 散到有机油相中 再将碳酸钙释放出来 从而抑制了这些微粒遇水 凝聚增大 反应机理如下 6 碳酸化反应过程中促进剂的相互配比 二氧化碳的通人速率和 反应温度的差异 可能导致碳酸钙有三种不同的形态 1 1 3 项目的关键技术内容及创新点 本项目研发产品与传统润滑油用高碱值烷基苯磺酸盐产品最本 质区别在于碳酸化过程所生成的碳酸钙形态的不同 根据碳酸化工 艺的不同 所生成的碳酸钙分别有无定型 球霰石 方解石三种形 态 其中前者具有非晶体结构 后二者具有晶体结构 三种不同形 态的碳酸钙在红外光谱中吸收峰分别为863cm 1 无定型 873cm 1 球霰石 和883cm 1 方解石 可以据此判断产品胶团中的碳酸 钙形态结构 传统磺酸钙中碳酸钙为无定型结构 晶体碳酸钙结构 示意如下 7 图 1 球霰石结构 图 2 方解石结构 研究表明 高碱值烷基苯磺酸钙摩擦学性能与其无机颗粒在摩 擦表面上发生物理沉积形成的保护膜有关 这是因为高碱值磺酸盐 胶体的胶束结构会在润滑接触中发生变化 使磺酸钙胶团受到破坏 释放出碳酸钙颗粒并在摩擦表面发生大量沉积 从上图可以看出 方解石结构的碳酸钙晶体颗粒具有薄层片状结构 这种结构具有低 的剪切强度和较高的纵向承载能力 因此当该种晶型的碳酸钙颗粒 沉积在摩擦表面时 相比无定形和球霰石结构的碳酸钙具有更好的 润滑性能和极压性能 综上所述 此项目的关键技术内容就在于寻找合适的工艺条件 合成具有方解石结构的理想高碱值烷基苯磺酸钙胶团 以改善传统 磺酸钙产品的极压性能 拓展产品应用范围 项目主要创新点在于 通过对传统磺酸钙产品中碳酸钙晶形的改变 使产品的极压性能发 生显著提高 并可替代传统的硫 磷 氯型极压剂产品应用于金属 8 加工油 液 中 使其更加符合环保法律法规的要求 1 2 项目的技术来源 知识产权情况 本项目为辽宁渤大化工有限公司自主研发 项目的知识产权归 辽宁渤大化工有限公司所有 1 3 本项目国内外发展现状 高碱值合成烷基苯磺酸钙产品是近年来市场上新出现的一种金 属加工油 液 用抗磨 极压添加剂 国内外把这类抗磨 极压剂 统称为惰性极压剂 Passive EP additives 攻丝力矩实验和 FaIeX试验机均证明这类添加刹具有良好的润滑性能和较高的承载能 力 可极大得提高产品的表面质量 延长刀具使用寿命 特别是与 含硫 添加剂复合使用优于常用的含硫和含氯添加剂复台配方 过碱磺酸盐具有良好的抗磨 极压性能 本身对皮肤的刺激性 小 是一类普遍被人看好的新型添加剂 国外只有路博润 科聚亚等少 数几家公司可以生产该类产品 但国内对此的研究还基本上未开展 随着人们卫生及环保意识的增强 各种工业卫生及环保法规的发布 象本项目所研制的这样符合环保要求的极压剂产品越来越受到市场 的重视和关注 各国都在加快该类产品的研发进程 目前该类产品研发存在的主要问题在于产品的胶体稳定性 胶 团中碳酸钙粒度的控制 晶体结构的控制以及烷基苯磺酸结构对产 品应用的影响等 9 目前我公司实验产品同国外同类产品相比 各项技术指标基本 相当 对比数据见下表 表2 相关产品技术指标数据对比 项 目样品 1 国外产品 样品 2 实验产品 外观棕红色液体棕红色液体 硫含量 1 301 32 钙含量 15 315 2 总碱值 mgKOH g405402 运动粘度 100 mm2 s 150 200 密度 20 Kg m 31 21 21 闪点 开口 220210 2 项目的成熟性和可靠性论述 我公司现以完成本项目的实验研制工作 根据多年的磺酸盐产 品的研发及生产经验 并通过大量的实验考察 我们确定出了生产 极压型高碱值烷基苯磺酸钙的成熟的工艺方案 所得产品经过理化 指标分析及性能评定 完全达到了国外同类产品的性能水平 2 1 产品性能测试 在实验产品的理化指标达到实验要求的前提下 我们对所研制 产品的使用性能做了系统的测试 主要测试内容有 2 1 1 四球试验 本项试验采用四球摩擦磨损实验机来评价高碱值磺酸镁清净剂 的抗磨减摩性能 实验用钢球为国家 级标准GCrl5轴承钢钢球 10 12 7 mm 主要参数为 负荷294N 30kg 转速1450r min 时 间30 min 室温 磨斑直径为3个底球的磨斑直径 WSD 的算术平均 值 表3 不同产品的四球磨班直径对比 样品名称 T202 TBN400普通磺酸钙国外极压型磺酸钙本项目实验产品 磨斑直径 mm 0 91 50 40 38 烧结负荷 kg 170150200200 上表中各产品均以3 的加剂量加入到大连产500SN基础油 从表 中数据可以看出 本项目所研制产品在该项测试中 抗磨性能要远 强于普通车用磺酸盐产品和ZDDP产品 与国外同类产品性能相当 2 1 2 Falex试验 该项测试采用美国产Falex摩擦磨损试验机进行 主要参数为 温度 18 35 Pin AISA 3135 steel V Block AISA C 1137 steel 运转时间 1min 负载 250 4500lbf 转数 190rpm 表4 Falex试验机测试结果对照 样品名称 500SN TBN400普通磺酸钙国外极压型磺酸钙本项目实验产品 失效载荷 lbs 500150045004500 上表中500SN为实验油空白试验 其余样品为以2 剂量加入500SN 中 从上表数据可见 该项测试结果表明 本项目研制产品在该项 测试中极压性能明显优于普通磺酸盐产 同国外同类产品性能相当 2 1 3 攻丝试验 该试验采用国产攻丝扭矩模拟评定试验机 在1020钢材上攻丝 时以加有5 硫烯 含硫40 的油为参比油 1 样品 在304不锈 11 钢上攻丝时以加有2 5 硫烯 2 5 氯化石蜡 含氯40 的油为 参比油 5 样品 各样品的组成及攻丝结果见表5 表5 磺酸钙与常规极压剂攻丝结果比较 油样项目 添加剂 1234567 T321 含S40 5 0 2 52 52 5 T301 含Cl40 5 0 2 5 国外极压型磺酸钙 5 0 2 5 本项目实验产品 5 0 2 5 对1020钢的攻丝效率 10089110111101130132 对304不锈钢的攻丝技率 8090105105100136135 上表添加剂调合基础为大连产150SN基础油 由上表可以看出 高碱磺酸钙具有很好的极压润滑性能 在加剂量相同时其效果与硫 烯相 当 在与硫烯复合时 高碱磺酸钙表现出极强的协同效应 本项目 研制产品在该项测试中同国外同类产品性能相当 2 1 4 锈蚀试验 本项试验将测试样品调成水基乳化液 采用GB T11143中的A法 来对锈蚀性能进行测试 结果如下 表6 极压剂防锈性能测试对比 样品名称 T321T301 国外极压型磺酸钙本项目实验产品 测试结果严重锈蚀严重锈蚀无锈无锈 上表中实验配方组成见表7 表7 乳化液配方组成 配方组成测试样品乳化剂复合剂去离子水 含量 141274 从表6中数据可看出 磺酸钙型极压剂产品在防锈性能上要远远 强于传统极压剂产品 且本项目所研制产品与国外同类产品在该项 12 测试中性能相当 通过以上测试结果说明 我公司所研制的高碱值烷基苯磺酸钙 极压型产品具如下特点 1 该产品在金属中具有优异的极压润滑性能 与含硫极压 剂复合使用有显著的协同效应 2 该产品对金属没有腐蚀作用且有防锈性 3 该产品综合性能与国外同类产品相当 2 2 产品小试情况 本项目产品在小试工艺确定之后 做了40批次的重复性实验 从重复实验结果来看 产品的各项理化指标均在暂定指标范围内 可确保产品质量的稳定性 收率可达93 95 产品成品率为 100 2 3 产品的安全性说明 本项目研制产品基本理化性能与普通磺酸盐产品相当 不易 燃 不易爆 无腐蚀性 在安全 环保 使用等方面同一般石油产 品 不用进行特殊防护 四 项目产品市场调查与竞争力能力预测 1 本项目研制产品主要用来调配金属加工 油 液等产品 20 世纪80年代以来 伴随着世界工业经济的快速增长 金属加工 油 液消费量日益增大 我国应用金属加工油 液 已经有较长的历史 一般为传统的车 削 钻 攻丝 拉削 抛光和成型的轻拔 挤压 模冲 轧制 锻 压等金属加工工艺 其用油 工艺技术 产品质量和品种发展缓慢 13 金属加工油 液 需求量约为1 万t a 改革开放后发展较快 特别 是随着大型设备的引进 包括进口油 现在需求量约为50万t a 若 将极压润滑及防锈添加剂按3 的加入量计算 则每年所需产品将达 到15000吨 年 我国金属加工油 液 以低档为主 高档油品少 主要 依靠进口 国内产品质量与国外油品有一定差距 目前该类产品还主 要以国外进口为主 产品价格较高 货源不稳定 本项目所研制产 品若能完全取代进口产品 将会为我公司带来可观的经济效益及社 会效益 2 目前磺酸钙类极压剂产品主要产能还是以国外为主 在我国 该项目尚处于研制 开发阶段 目前市场上尚无成熟的工业化产品 销售 我公司研制的产品无论是在理化指标还是实际使用性能上目 前在国内市场占有较大的优势 项目投产后预计可在短时间内占领 国内市场 3 我公司研制的高碱值烷基苯磺酸钙极压剂产品 在产品性能 上已达到或超过了国外同类产品的水平 由于该产品在国内尚无厂 家生产 故国内市场的竞争压力不大 随着金属加工油 液 产品 的升级换代进程不断加快 我们产品定会逐步扩大其市场占有率 与国外产品相比 由于国内产品的生产成本相对较低 所以在保证 产品质量的前提下 我们的产品具有明显的价格优势 其出口前景 易非常乐观 五 项目实施方案 1 技术方案 14 本项目的研发重点在于使胶体中碳酸钙晶形发生改变 生产具 有特点结构的晶型 反应原理如下 本项目的技术方案为在现有磺酸钙生产工艺的基础上 通过对 溶剂 促进剂 反应温度 二氧化碳通气速率 反应过程中水量的 控制等条件因素的考察 结合红外光谱分析 以确定产品结构 并 根据四球机 Falex 试验机 攻丝试验等评定设备对产品的实际性 能进行确认 最终确定最佳的极压型磺酸钙产品的合成工艺条件 2 生产方案 本项目小试及中试完成后 可正式进行大生产实验 本项目的 生产装置设计产能为 1000 吨 年 生产所用原材料与公司现有磺酸 盐产品所用原料基本相同 可直接从现有供应商处购买 生产厂房 可利用现有磺酸盐厂房内的闲置部分 所需设备可重新购置 生产 人员利用车间现有熟练工人为骨干 新招人员做为补充 以目前我 公司现状 花费较少的费用稍加改造 即可满足项目的生产要求 3 营销方案 辽宁渤大化工有限公司是锦州康泰润滑油添加剂有限公司的全 资子公司 锦州康泰润滑油添加剂有限公司是润滑油添加剂产品的 15 国内最大经销商 拥有一套成熟的产品销售体系及全面的市场信息 的掌握渠道 产品投产后 将以总公司的销售体系为依托 迅速占 领该产品的国内市场 并逐步向国外市进军 六 投资预算及资金筹措 1 投资预算 1 1 近期完成投资额 本项目现以投入研发费用明细如下 表 1 已投入研发费用明细 费用或物资明称单位数量 单价 元 金额 元 色谱测定仪套锈蚀测定仪台 196509650 水分离性测定仪台浊度测定仪台 168006800 硫含量测定仪台 12730027300 粘度测定仪台 150005000 电热恒温干燥箱台 311003300 石油产品色度测定器台 18547 018547 01 磨片机台 13247 863247 86 电动搅拌器台 46802720 电子天平台 415750 真空泵台 1350350 16 通风厨等成套实验室设备套 1118255118255 实验用原料及器皿若干 25000 00 小计 318919 87 中试原料 烷基苯磺酸公斤 500157500 00 基础油公斤 600