润滑油及其工艺教学第八章商品润滑油的调合工艺

第八章润滑油的调合,8.1润滑油产品的开发8.2润滑油产品调合（重点）8.3润滑油理化性质的调合特性,本次课内容,1,本章内容,8.1润滑油产品的开发8.2润滑油产品调合（重点）一、调合机理二、调合工艺三、主要调合设备8.3润滑油理化性质的调合特性一、基础油调合时粘度的变化二、基础油调合时闪点的变化三、基础油和添加剂调合时粘度的变化,2,1.背景：随着经济和科学技术的飞速发展，对润滑油使用性能的要求越来越高。石油馏分只经过蒸馏、溶剂精制或加氢处理、溶剂脱蜡或临氢降凝等一系列工艺过程加工而制得的润滑油基础油不能完全满足或完全不能满足这种不断提高的要求。2.解决的思路：不得不借助于在基础油中加入某些化学物质，以赋予或改善润滑油的某些理化性质和使用性能,第八章润滑油的调合,润滑油调合的概述,3,3.关键问题：有了高质量的润滑油基础组分和添加剂，不等于就能生产出高质量的润滑油。润滑油中各组分的配伍是很重要的。配伍得当增强的效果，即优于几个添加剂单独使用的效果的总和；配伍不当抵消添加剂的效果，甚至产生相反的作用。4.关键技术：润滑油调合技术就成了现代润滑油生产过程的不可缺少的内容。,第八章润滑油的调合,润滑油调合的概述,4,5.润滑油调合是指基础油的调合和基础油与添加剂的调合。基础油调合是把不同牌号的中性油调合成粘度、凝点等理化指标满足要求的基础油基础油与添加剂的调合则是按配方规定的比例把已混合好的基础油和添加剂调合成理化指标和使用性能都符合规格标准的商品润滑油6.研究调合技术的目的有二：利用合适的组分，生产出符合规格要求的、性质稳定的商品润滑油合理利用资源，取得好的或最好的企业经济效益和社会效益,第八章润滑油的调合,润滑油调合的概述,5,探索基础油和添加剂的最佳组合，筛选出具有最佳复合效果的添加剂组合和剂量(即产品配方)。1.润滑油产品的开发通常需经过下述的研制过程：1）可行性研究资料调查：了解国内外有关方面的研究、发展情况，作为本项目的参考可行性研究：包括机械设备制造商或用户要求的分析研究、市场预测、试验评定手段是否具备，以及经济效益和社会效益的分析，由此决定项目的可行性,第八章润滑油的调合8.1润滑油产品的开发,一、润滑油产品的开发,6,1.润滑油产品的开发通常需经过下述的研制过程：2）实验室试验根据资料调查情况和可行性研究的结论，设计试验方案，选择适当的润滑油基础油和添加剂、组成各种不同添加剂类型或剂量配伍通过试验室理化性能分析，筛选出较好的配方，并通过模拟评定、台架评定和实际使用实验做进一步评定，改进和确定最佳配方,第八章润滑油的调合8.1润滑油产品的开发,一、润滑油产品的开发,7,1.润滑油产品的开发通常需经过下述的研制过程：3）模拟试验利用简单的设备，在试验室内模拟机械的某个工作状态、条件，以反映润滑油在其中的工作性能。比较简便、快速、节省人力物力如四球极压试验机可用于评定油品承载能力,第八章润滑油的调合8.1润滑油产品的开发,一、润滑油产品的开发,8,1.润滑油产品的开发通常需经过下述的研制过程：4）台架试验可看作是强化的条件试验，是检验润滑油质量的最主要、最能反映实际工作情况的试验手段。所用设备是实际的全尺寸发动机或变速箱。把实际使用中最苛刻的工况条件综合起来作为试验条件，缩短了试验周期，能较快地取得试验结果。如GL-5水平的车辆齿轮油CRC-L-37试验，就是采用汽车重载爬坡和高速行驶时的苛刻作业条件，评定齿轮油在低速高扭矩和高速低扭矩苛刻条件下抗擦伤性能。,第八章润滑油的调合8.1润滑油产品的开发,一、润滑油产品的开发,9,第八章润滑油的调合8.1润滑油产品的开发,一、润滑油产品的开发,低扭矩高速,高扭矩低速,10,1.润滑油产品的开发通常需经过下述的研制过程：5）实际使用试验油品研制的最后手段通过实际使用试验，检验油品是否真正满足机械设备的使用要求以及油品的经济效益和社会效益6）技术鉴定通过上述试验的油品，还必须由有关主管部门组织有关专家和工程技术人员、研制单位、评定单位和用户代表对该新油品进行技术鉴定。只有通过技术鉴定的新油品才能进行工业性生产，投入市场使用,第八章润滑油的调合8.1润滑油产品的开发,一、润滑油产品的开发,11,第八章润滑油的调合,8.1润滑油产品的开发8.2润滑油产品调合（重点）8.3润滑油理化性质的调合特性,本次课内容,12,润滑油制备过程的最后一道重要工序。按照油品配方，将润滑油基础油和添加剂按比例、顺序加入调合容器，用机械搅拌或压缩空气搅拌、泵抽送循环、管道静态混合等方法调合均匀，然后按照产品标准采样分析合格后即为正式产品。,第八章润滑油的调合8.2润滑油产品调合,一、润滑油产品调合概述,13,大部分为液-液相系互相溶解的均相混合个别情况下为不互溶的液液相系，混合后形成液-液分散体（如：润滑油中硅油添加剂的调入）润滑油添加剂是固体时，则为液固相系的非均相混合或溶解。固态的添加剂为数并不多，而且最终互溶，形成均相,第八章润滑油的调合8.2润滑油产品调合,二、调合机理,1.概述,14,1）分子扩散：由分子的相对运动引起的物质传递。这种扩散是在分子尺度的空间内进行的。2）湍流扩散：由涡旋分裂运动所引起的物质传递。这种混合过程是在涡旋尺度的空间内进行的。3）主体对流扩散：包括一切不属于分子运动或涡旋运动的而使大范围的全部液体循环流动所引起的物质传递，如搅拌槽内对流循环所引起的传质过程。这种混合过程是在大尺度空间内进行的,第八章润滑油的调合8.2润滑油产品调合,二、调合机理,2.液-液相系均相混合是三种扩散机理的综合作用,15,常用调合工艺，归纳起来可划分为两大基本类型：间歇调合、连续调合两种调合工艺都有各自独有的特点和不同的适用场合，所以目前两种调合方式共存,第八章润滑油的调合8.2润滑油产品调合,三、调合工艺,16,第八章润滑油的调合8.2润滑油产品调合,三、调合工艺,1、间歇调合,1）机械搅拌调合,17,第八章润滑油的调合8.2润滑油产品调合,三、调合工艺,1、间歇调合,2）泵循环搅拌调合,18,第八章润滑油的调合8.2润滑油产品调合,三、调合工艺,2、连续调合,19,第八章润滑油的调合8.2润滑油产品调合,三、调合工艺,3、两种调合工艺的比较,1）生产规模：间歇调合适合批量小、组分数较多的油品调合，在产品品种多、缺少计算机技术装备的条件下更能发挥其作用。而生产规模大、品种和组分数较少，又有足够的吞吐储罐容量和资金能力时，连续调合则更有优势。2）投资数量：间歇调合一般情况下，设备简单，投资较少；连续调合相对投资较大。3）经济效益：具体的调合厂的建设取何种调合方法，需作具体的可行性研究，进行技术经济分析再最后确定。,20,第八章润滑油的调合8.2润滑油产品调合,三、调合工艺,4、调合质量的影响因素,调合工艺和操作方面对调合油品质量的影响较大：1）组分的精确计量-保证投料时的正确比例。2）组分中的水含量-含水会影响调合产品的浑浊度和油品的外观，有时还会引起某些添加剂的水解失效。3）组分中的空气-可能促进添加剂和油品的变质，并因存在气泡导致组分计量不准。4）调合组分的温度-调合流动性、变质反应。5）添加剂的稀释-黏稠的添加剂。6）调合系统的洁净度-非调合组分。,21,第八章润滑油的调合8.2润滑油产品调合,四、主要调合设备,调合装置的通用设备主要是泵，由于调合的工艺条件一般不太苛刻，所以可根据调合装置的能力和物料性质可直接选用合适的泵。调合装置的关键设备是混合设备，如间歇式调合的调合罐，连续调合的柯涅尔均化器、普罗波尔什奥尼尔斯蒸发器、静态混合器等，这些混合设备直接影响着调合效率和调合质量。,22,第八章润滑油的调合8.2润滑油产品调合,四、主要调合设备,1、调合罐,基本结构：罐体、蒸汽盘管加热器。为了提高调合效率，可在罐内加装喷嘴或机械搅拌器，搅拌器以推进式螺旋桨搅拌器居多,23,第八章润滑油的调合8.2润滑油产品调合,四、主要调合设备,2、均化器、蒸发器,24,第八章润滑油的调合8.2润滑油产品调合,四、主要调合设备,3、静态混合器,25,第八章润滑油的调合,8.1润滑油产品的开发8.2润滑油产品调合（重点）8.3润滑油理化性质的调合特性,本次课内容,26,第八章润滑油的调合8.3润滑油理化性质的调合特性,一、概述,油品和添加剂的化学组成都十分复杂，其理化性质一般不具有加和效应，所以润滑油调合大都为非线性调合油品理化性质的调合特性应该在油品开发阶段研究，但生产厂提供的基础油和添加剂是不断变化的，所以调合生产时润滑油理化性质的调合特性的变化仍然要给予足够重视,27,第八章润滑油的调合8.3润滑油理化性质的调合特性,二、基础油调合时粘度的变化,1.国际通用的粘度调合计算模型,调合油品同温度下的粘度,i组分同温度下的粘度,i组分的体积分率,若将质量分率替公式中的体积分率，也能取得满意的结果，其算值与实测值误差仅在0.1mm2/s以内。,28,第八章润滑油的调合8.3润滑油理化性质的调合特性,二、基础油调合时粘度的变化,2.美国标准局的粘度调合计算模型,（K-常数，37.8C润滑油的K=0.6）,3.其它计算模型：1）粘度调合指数法2）粘度系数法（这两种方法需要结合公式和依据经验制定的图表才能求得调合油的粘度）,29,第八章润滑油的调合8.3润滑油理化性质的调合特性,三、基础油调合时闪点的变化,在依据经验图表求得调合油闪点之前，需要定义闪点调合指数：,调合油品的闪点调合指数,i组分的闪点调合指数,i组分的体积分率,30,第八章润滑油的调合8.3润滑油理化性质的调合特性,四、基础油和添加剂调合时粘度的变化,实际生产证明：不同的基础油对同一个粘度指数改进剂的感受性是不同的。换言之，粘度指数改进剂的作用随基础油而