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文档简介
1、润滑油基础油分类简介润滑油基础油分类简介过去,国外主要石油公司根据原油的性质和加工工艺,将基础油分为石蜡基基础油、中间基础油和环烷基基础油。20世纪80年代以来,随着以机油为先导的发展,润滑油趋向于低粘度、多级和通用,这就对基础油的粘度指数提出了更高的要求。基础油原有的分类方法已经不能适应这一趋势。因此,国外主要石油公司一般都是根据粘度指数来分类的,但没有严格的标准。1993年,美国石油学会将基础油分为五类(美国石油学会-1509),并将其纳入石油学会(美国石油学会发动机油认证系统)。分类方法见表1。第一组基础油通常采用传统的“老三套”工艺生产。从生产过程来看,一类基础油的生产过程基本上是物理
2、过程,不改变烃类结构,生产出来的基础油质量取决于原料中理想组分的含量和性质。因此,这种基础油的性能有限。第二组基础油采用组合工艺(溶剂法和加氢法相结合)制备,以化学法为主,不受原料限制,可改变原有的烃结构。因此,二类基础油比一类基础油具有更少的杂质(芳烃含量小于10%),更高的饱和烃含量,更好的热稳定性和抗氧化性,以及更好的低温和烟灰分散性能。第三组基础油采用全加氢工艺制备。与第二组基础油相比,它是一种高粘度指数的加氢基础油,也称为非常规基础油。三级基础油的性能远远优于一级基础油和二级基础油,特别是高粘度指数和低挥发性。一些三级油具有与聚-烯烃相当的性能,但它们的价格比合成油便宜得多。第四组基
3、础油是指聚-烯烃合成油。常用的生产方法是石蜡分解和乙烯聚合。PAO根据聚合度的不同,可分为低聚合度、中聚合度和高聚合度,分别用于制备不同的油品。与矿物油相比,这种基础油没有硫、磷和金属。由于不含蜡,其倾点极低,通常低于-40,粘度指数一般超过140。然而,PAO边界的润滑较差。另外,由于极性小,溶解极性添加剂的能力差,对橡胶密封有一定的收缩性,但这些问题可以通过加入一定量的酯类来解决。其他合成油(合成烃、酯、硅油等。)、植物油、再生基础油等。除一至四号基础油外,其他基础油统称为五号基础油。21世纪对润滑油基础油的技术要求主要包括:具有良好的热氧化稳定性、低挥发性、高粘度指数、低硫/无硫、低粘度
4、和环境友好性。传统“老三套”工艺生产的一类润滑油基础油已不能满足未来润滑油的要求,加氢生产的二类或三类润滑油基础油将成为市场的主流。中国润滑油基础油标准建立于1983年。为满足制备高档润滑油的需要,1995年对原标准进行了修订,实施了润滑油基础油分类方法和规范QSHR 001-95。详见表2。这种分类方法本质上不同于国际分类。根据粘度指数,基础油分为五个等级:低粘度指数(LVI)、中粘度指数(MVI)、高粘度指数(HVI)、极高粘度指数(VHVI)和超高粘度指数(UHVI)。根据应用范围,基础油分为普通基础油和特种基础油。特种基础油分为适用于多级发动机油、低温液压油和液压传动液的低倾点基础油(
5、代号后加w),以及适用于汽轮机油和极压工业齿轮油的深度精制基础油(代号后加s)。其中,HVI油和VI80油属于国际一类基础油。VI80的MVI基础油和LVI基础油根本没有分类。根据国际分类,VHVI和UHVI分为二类和三类基础油,但对含硫量和饱和烃没有明确的规定。矿物基础油是高沸点、高相对分子质量的石油烃和非烃的混合物,主要由烷烃、环烷烃、芳烃、环烷烃、含氧、氮、硫的有机化合物和胶质、沥青质等非烃化合物组成,几乎不含烯烃。对于馏出润滑油,烃碳数分布约为C20C40。沸点范围约为350535。相对分子质量分别为2501000或更高。碳氢化合物是润滑油的主要成分。烃类结构对润滑油的粘度、粘温特性和
6、凝固点有重要影响。(1)对粘度影响较大的矿物基础油主要是烃类,烃类的粘度与其分子结构、分子大小、环的数量和类型有关。润滑油的粘度随着烃类相对分子量的增加而增加。在所有碳原子数相同的烃类中,烷烃的粘度最小,芳烃的粘度次之,环烷烃的粘度最大,并且随着分子中环数比例的增加而增加。在具有相同环数的烃中,粘度随着侧链长度的增加而增加。(2)对粘温特性的影响?碳氢化合物的粘度指数变化很大。在润滑油产品所含的烃类中,正构烷烃的粘度指数最高,可达180以上;异链烷烃的粘度指数低于相应的正构烷烃,并随着支化度的增加而降低;随后是具有烷基侧链的单环和双环环烷烃以及单环和双环芳烃;最差的是重芳烃、多环环烷烃和环烷芳
7、烃。对于双环和多环烃,粘度指数随侧链数目和长度的增加而增加,随环数的增加而急剧下降。胶体是多环含氧化合物,其粘温性能较差。(3)对凝点的影响?各种烃类的凝固点从大到小为:即正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳烃。正构烷烃的凝点最高,并随着碳原子的增加而增加。例如,正十六烷的凝点为18.16,十八烷的凝点为36.7;异链烷烃的凝点低于相应的正构烷烃,并且随着支化度的增加而迅速降低。对于具有侧链的环状烃,侧链的支化度越大,凝点下降越快。从分子结构对润滑油某些物理性能的影响可以看出,从烃分子的结构来改变润滑油的性能是有限的。当改变分子结构改善一种性能时,另一种性能往往变得更差。只有正确选择,才能得到性能比
8、较全面的润滑油润滑油与基础油和添加剂混合。基础油是润滑油的主要原料,一般占润滑油成分的80%-90%,因此可以说基础油的质量和性能直接影响润滑油的使用性能。基础油类型介绍?根据基础油组成的主要特点,API比重API将基础油分为五类。一类为溶剂精制基础油,含硫量高,不饱和烃(主要是芳烃)含量高;二类主要是低硫、低氮、低芳烃含量、高烷烃(饱和烃)含量的加氢处理基础油;第三类主要是加氢异构基础油,不仅硫和芳烃含量低,而且粘度指数高;第四类是聚-烯烃合成油的基础油;v类是除I-IV外的各种基础油。第一组基础油通常采用传统的“老三套”工艺生产。从生产过程来看,一类基础油的生产过程基本上是物理过程,不改变
9、烃类结构,生产出来的基础油质量取决于原料中理想组分的含量和性质。因此,这种基础油的性能有限。第二组基础油采用组合工艺(溶剂法和加氢法相结合)制备,以化学法为主,不受原料限制,可改变原有的烃结构。因此,二类基础油比一类基础油具有更少的杂质(芳烃含量小于10%),更高的饱和烃含量,更好的热稳定性和抗氧化性,以及更好的低温和烟灰分散性能。第三组基础油采用全加氢工艺制备,是一种粘度指数高于第二组基础油的加氢基础油。三级基础油的性能远远优于一级基础油和二级基础油,特别是高粘度指数和低挥发性。一些三级油具有与聚-烯烃相当的性能,但它们的价格比合成油便宜得多。第四组基础油是指聚-烯烃合成油。常用的生产方法是
10、石蜡分解和聚合。PAO根据聚合度的不同,可分为低聚合度、中聚合度和高聚合度,分别用于制备不同的油品。v基础油是除IIV以外的基础油,主要包括:植物基础油、合成酯、聚醚、硅油、含氟油、磷酸酯、各种GTL油、再生基础油等。各种基础油的主要指标如下基础油的性质、粘度指数、硫含量和饱和烃含量%常规矿物类型80 12030。加氢裂化或加氢裂化工艺801200.0390加氢裂化或加氢脱蜡工艺1200.0390聚-烯烃合成油?专业会计组织除外的其它基础油矿物基础油的主要性能?矿物基础油是由石油炼制、常减压蒸馏、溶剂精制、脱蜡白土精制和加氢精制等制成。不同的加氢程度可以得到不同粘度指数、氧化安定性、倾点和挥发
11、性指数的基础油。矿物基础油主要由烷烃、环烷烃、芳烃、环烷烃芳烃、含氧、氮和硫的有机化合物以及胶质和沥青质等非烃化合物组成,几乎不含烯烃。矿物基础油主要是烃类,因此烃类结构对润滑油的粘度、粘温性能、凝固点等性能有重要影响。(1)对粘度的影响?碳氢化合物的粘度与其分子结构、分子大小、环的数量和类型有关。润滑油的粘度随着烃类相对分子量的增加而增加。在所有碳原子数相同的烃类中,烷烃的粘度最小,芳烃的粘度次之,环烷烃的粘度最大,并且随着分子中环数比例的增加而增加。在具有相同环数的烃中,粘度随着侧链长度的增加而增加。(2)对粘温性能的影响?碳氢化合物的粘度指数变化很大。在润滑油产品所含的烃类中,正构烷烃的
12、粘度指数最高,可达180以上;异链烷烃的粘度指数低于相应的正构烷烃,并随着支化度的增加而降低;随后是具有烷基侧链的单环和双环环烷烃以及单环和双环芳烃;最糟糕的是重芳烃,多环环烷烃(3)对凝点的影响?各种烃类的凝固点从大到小为:即正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳烃。正构烷烃的凝点最高,并随着碳原子的增加而增加。例如,正十六烷的凝点为18.16,十八烷的凝点为36.7;异链烷烃的凝点低于相应的正构烷烃,并且随着支化度的增加而迅速降低。对于具有侧链的环状烃,侧链的支化度越大,凝点下降越快。从分子结构对润滑油某些物理性能的影响可以看出,从烃类分子结构改变润滑油的性能是有限的。当一种性能通过改变分子结构得
13、到改善时,另一种性能往往会变得更差。只有正确选择,才能获得性能比较全面的润滑油。常用合成基础油的主要性能对于合成油,聚-烯烃、合成酯和聚醚在汽车润滑剂中使用最广泛。(1)PAO的结构和性能?聚-烯烃(PAO)是由-烯烃通过聚合反应制备的烯烃聚合物,然后进一步聚合和氢化。聚-烯烃是最常见的用作润滑油基础油的合成烃。与相同粘度的矿物油相比,该基础油不含硫、磷和金属。由于不含蜡,其倾点极低,通常低于-40,粘度指数一般超过140,闪点高,倾点低,低温流动性好,工作温度范围宽,蒸发损失小,高温稳定性和氧化稳定性好。而且与矿物油有很好的相容性。然而,PAO具有差的边界润滑性,并且由于其小的极性,其溶解极
14、性添加剂的能力差,并且其对橡胶密封具有一定的收缩性,但是这些缺点可以通过添加一定量的酯来克服。(2)合成酯油?酯油首次用作航空涡轮发动机润滑油,它是由脂肪酸和脂肪醇在催化剂存在下进行酯化和脱水制得的。由于脂肪酸和脂肪醇的种类不同,合成酯可分为:多元醇酯、二酯、单酯等。合成酯的普通基础油是:多元醇酯和二酯。总的来说,合成酯具有以下优异性能:高粘度指数、高闪点、低倾点、低温流动性好、工作温度范围宽、蒸发损失小、高温稳定性好、氧化稳定性好、残炭少、润滑性能优异、毒性极低、环保、生物降解性好。一些实验表明,酯油具有一定的分散性,可以促进一些添加剂更好地溶解在润滑油中。缺点是耐水解性差,与橡胶零件的相容
15、性差。因此,酯油已成为混合工厂生产合成发动机油(添加到聚-烯烃中的合成酯)和半合成发动机油(添加到矿物油中的合成酯)的选择。(3)聚醚?聚醚是由环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷等原料开环均聚或共聚而成,可分为水溶性聚醚、水不溶性聚醚和油溶性聚醚。聚醚具有许多优异的性能,如:高粘度指数、优异的润滑性、高闪点、低倾点、较宽的工作温度范围、与橡胶部件的良好相容性、低毒性、较少的残炭,并能在高温下完全挥发而不留下任何残渣。因为它的分子结构可以定制,并且它的分子量可以大或小,所以可以制备不同的聚醚以满足不同的使用要求。可用于齿轮油、蜗轮油、制动液等。合成基础油与矿物基础油主要性能的比较高性能矿物二酯多元醇酯
16、聚醚聚-烯烃粘度温差好,好,好低温特性差异越来越大氧化稳定性越来越差高温下稳定性差越来越好蒸发损失差异越好,越好,一般越好阻燃性差,更好,更好,更好耐腐蚀性非常好,一般好,一般好水解稳定性非常好,一般好,一般好。这如何选择基础油来制备理想的润滑油调合是润滑油制备过程中最后一个重要的过程。根据油品配方,将润滑油基础油组分和添加剂按比例和顺序加入到调合容器中,通过机械搅拌(或压缩空气搅拌)、泵送循环、管道静态混合等方式混合均匀。然后根据产品标准进行取样和分析,这将成为正式产品。润滑油产品通常是由两种或两种以上不同粘度的基础油组分按一定比例混合而成(这种比例通常称为调合比例),而基础油组分的调合是润
17、滑油产品制备的基础。对于润滑油,最关心的指标是:粘度和粘度指数、倾点和低温性能、高温抗氧化性和稳定性;闪点和蒸发损失;硫和磷的含量。1粘度和粘度指数?粘度是成品油的一个重要指标,基础油的粘度对成品油的粘度有重要影响。适当的粘度是保持润滑性和发挥抗磨性能的关键。现在,由于汽车发动机的结构越来越复杂,世界各国都提倡节能,汽车润滑油的粘度往往在保证其性能的前提下降低。当几种不同的基础油混合成润滑油时,成品油的粘度不是简单的加和关系,其计算公式为:lgVN1BlgV1 N2lgV2在哪个版本中,V1和V?1组分和2组分混合油的运动粘度,(mm2/s;N2 N1?1和2组分油的混合比,%(十进制计算,N11-N2)。粘度指数表示润滑油的粘温性能。粘度指数越高,润滑油粘度随温度的升降变化越小。目前,国内一些厂家考虑到成本因素,使用低等级基
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