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News center潤滑油基礎油的分類
20世紀90年代以后,伴隨著發(fā)動機和各種機械設備制造工藝技術的迅速進步和各項環(huán)保、節(jié)能法規(guī)要求的日益嚴格,再加上加氫、合成技術生產(chǎn)基礎油的工藝技術迅速發(fā)展,對于油品的規(guī)格要求不斷提高,國際上廣泛承認和實際應用的是美國石油學會(API)和歐洲潤滑油工業(yè)技術協(xié)會(ATIEL)對潤滑油基礎油的分類方法。這種分類方法把潤滑油基礎油劃分成五大類,見表2.50。此分類辦法及時滿足了時代發(fā)展的需要,使基礎油質(zhì)量提高到一個新的高度,為油品開發(fā)奠定了基礎。
(a)ASTM D2007。
(b)ASTM D2622/ASTM D4294/ASTM D4927/ASTM D3120。
(c)ASTM D2270。
I類基礎油(常規(guī)基礎油),即采用傳統(tǒng)的溶劑精制和溶劑脫蠟工藝生產(chǎn)的基礎油。由于傳統(tǒng)的溶劑精制和溶劑脫蠟工藝基本以物理過程為主,不改變烴類結構,生產(chǎn)的基礎油取潤滑油基礎油的分類
決于原料中理想組分的含量和性質(zhì),根據(jù)原油種類和加工深度的不同,
4%~30%,揮發(fā)損失大,黏度指數(shù)低,硫和氮含量高,具有一定的熱氧化安定性。
目前這類基礎油在世界基礎油市場中占主導地位,大量用于調(diào)制各種潤滑油,但由于燃料經(jīng)濟性和環(huán)保性等對油品提出了更高的要求,這類基礎油的使用已開始減緩。
II類基礎油。由于加氫裂化和異構脫蠟生產(chǎn)的基礎油性能獨特,才促使API根據(jù)基礎油組成進行分。由類基礎油是通過溶劑工藝和加氫工藝的結合或者全加氫工藝制得,即過催化劑進行加氫裂解,使?jié)櫥驮吓c氫氣發(fā)生各種加氧反應,以除去硫、氮、氧等質(zhì),保留潤滑油的理想組分,同時將稠環(huán)芳烴和低黏度指數(shù)組分通過加氫飽和或加氫裂化作化為理想組分,從而提高潤滑油基礎油的質(zhì)量。I類基礎油的生產(chǎn)工藝主要以化學過程為主,原料適應范圍較寬,可以改變原來的烴類結構。因而I類基礎油芳烴含量低,一般小于10%,飽和烴含量高,可達90%~95%,且含有一定比例的異構烷烴,硫含量低,黏度指數(shù)可達120,蒸發(fā)損失率低于I類基礎油,其熱安定性和抗氧化安定性好,對抗氧劑的感受性較好,所調(diào)制的油品氧化穩(wěn)定性好,可滿足某些長壽命油品的使用需求。
皿類基礎油。皿類基礎油和II類基礎油相比,屬高黏度指數(shù)的加氫基礎油。從生產(chǎn)工藝來看,二者本質(zhì)是一樣的,但皿類基礎油要在II類基礎油生產(chǎn)工藝的基礎上考慮進料性質(zhì)并采用苛刻的操作條件和較深的加工深度。一般是通過催化劑和氫氣進行選擇性加氫裂化或臨氫異構化將油中的蠟脫除或轉(zhuǎn)化,降低潤滑油的傾點,保證油品的高黏度指數(shù)和良好的低溫性能。一般來說,其烷烴含量大于50%,芳烴含量小于1%,其余為環(huán)烷烴。II類基礎油在性能上遠遠超過I類基礎油和II類基礎油,尤其具有很高的黏度指數(shù)和很低的揮發(fā)性,對抗氧劑的感受性好。I皿類基礎油和IV類基礎油性質(zhì)與組成十分接近,其價格卻僅為IV類基礎油(PAO)的1/3左右,是礦物油向合成油過渡的理想產(chǎn)品。隨著費托合成蠟資源的增多和II類基礎油生產(chǎn)技術的改進,預計II類基礎油的需求量會有較大幅度的增長。
IV類基礎油(PAO)。PAO 由餾分烯烴聚合生成,稱為聚α-烯烴合成油。常用的生產(chǎn)方法有石蠟裂解法和乙烯聚合法。PAO按照聚合度可分為低聚合度、中聚合度和高聚合度,分別用來調(diào)制不同的油品。這類基礎油與礦物油相比,無硫、磷和金屬,由于不含蠟,所以傾點極低,通常在-40℃以下,黏度指數(shù)很高,一般超過140。但PAO邊界潤滑性差,另外它本身的極性小,對溶解極性添加劑的能力差,且對橡膠密封有一定的收縮性,但這些問題可通過添加一定量酯類得以克服。在美國和歐洲,PAO是使用最廣泛的合成基礎油。
V類基礎油。除I~IV類基礎油之外的其他合成基礎油,主要包括合成酯類、聚醚、甲基硅油、天然氣制合成油(GTL)等。合成基礎油一般具有傾點低、黏度指數(shù)高等特性,常用于其他基礎油不能滿足使用要求的一些特殊潤滑條件場合,尤其用于極端高、低溫的場合。某些植物油黏度指數(shù)高(VI≥200)、閃點高且具有優(yōu)良的極壓特性和邊界潤滑特性,可與礦物油、添加劑和大多數(shù)合成油相溶,尤其可生物降解性強,但熱氧化安定性差。由于環(huán)保的要求,再生油也備受重視。
(2)黏度指數(shù)分類法
長期以來,生產(chǎn)潤滑油基礎油的原料主要取自石蠟基原油,僅有少部分的環(huán)烷基原油。標志基礎油分類的主要依據(jù)是其黏度指數(shù)。習慣上把基礎油的黏度指數(shù)分為高黏度指數(shù)(≥80)、中黏度指數(shù)(VI=60~80)、低黏度指數(shù)(VI≤40)實際上基礎油的性質(zhì)不僅與原油的基屬有關,很大程度上還取決于所用的加工方法,網(wǎng)如,采用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝,中間基原油不適宜于生產(chǎn)潤滑油(V1大低),但隨容世界石蠟基原油資源的日趨短缺,特別是20世紀60年代以來,生產(chǎn)潤滑油基礎油的加氫工藝在不斷發(fā)展和得到工業(yè)應用,如加氫處理技術、加氫催化脫蠟工藝、加氫的石蠟異構化生產(chǎn)超高黏度指數(shù)的潤滑油基礎油的生產(chǎn)技術等,逐步形成了一條全氫法生產(chǎn)潤滑油基礎油的生產(chǎn)線。從此,潤滑油基礎油的制備完全突破了受原油資源的限制,實現(xiàn)了從低質(zhì)原油或低黏度指數(shù)資源中,生產(chǎn)出高黏度指數(shù),甚至特高黏度指數(shù)的潤滑油基礎油。
目前,我國還沒有統(tǒng)一的基礎油國家標準,主要是中國石化和中國石油等基礎油生產(chǎn)商結合自己的生產(chǎn)實際制定的企業(yè)標準。1995年,中國石油化工總公司生產(chǎn)經(jīng)營協(xié)調(diào)部提出了中國石油化工總公司潤滑油基礎油企業(yè)標準Q/SHR 001-95(99),此標準將潤滑油基礎油按其黏度指數(shù)分為表2.51中的五類,即超高黏度指數(shù)基礎油(UHVI)、很高黏度指數(shù)基礎油(VHVI)、高黏度指數(shù)基礎油(HVI)、中黏度指數(shù)基礎油(MVI)、低黏度指數(shù)基礎油(LVI)。同時根據(jù)生產(chǎn)和使用的需要,每一類又分為通用基礎油和專用基礎油,專用基礎油分為用于內(nèi)燃機油、低溫液壓油等的低凝專用基礎油和用于汽輪機油、極壓工業(yè)齒輪油的深度精制專用基礎油兩個品種。
表中VI為黏度指數(shù)(Viscosity Index),UH為“超高”(Ultra High),VH為“很高”(VeryHigh),H為“高”(High),M為“中”(Middle),L為“低”(Low)。此外,W為“Winter”的字頭,表示低凝,S為“Super”的字頭,表示深度精制。
API基礎油分類法對組成(飽和烴、芳烴和硫含量)做了明確的規(guī)定,而對黏度指數(shù)要求較寬,而中國石油化工總公司潤滑油基礎油企業(yè)標準Q/SHR 001-95(99)主要按照黏度指數(shù)、傾點和使用類別對基礎油進行分類,對組成沒有明確要求。我國基礎油的分類與API分類有本質(zhì)的不同,因此可能會帶來基礎油的貿(mào)易糾紛。為此,2005年,中國石化公司結合API基礎油分類規(guī)則,增加了基礎油組成(飽和烴和硫含量)的限定,制定了中國石化基礎油分類的協(xié)議標準。2009年,中國石油天然氣股份有限公司也頒布了《通用潤滑油基礎油》標準Q/SY 44-2009,參考API分類法按飽和烴含量和黏度指數(shù)的高低將潤滑油基礎油分為三類共七個品種,其中,I類分為MVI、HVI、HVIS、HVIW四個品種,II類分為HVIH、HVIP兩個品種,皿類設了VHVI一個品種。MVI表示“中黏度指數(shù)I類基礎油”,是中間基原油通過“老三套”工藝生產(chǎn)的基礎油;HVI表示“高黏度指數(shù)I類基礎油”;HVIS表示“高黏度指數(shù)深度精制I類基礎油”;HVIW表示“高黏度指數(shù)低凝I類基礎油”,HVI、HVIS、HVIW是石蠟基原油通過“老三套”工藝生產(chǎn)的I類基礎油。HVIH表示“高黏度指數(shù)加氫II類基礎油”;HVIP表示“高黏度指數(shù)優(yōu)質(zhì)加氫II類基礎油”,二者是通過全加氫工藝生產(chǎn)的加氫基礎油。VHVI表示“很高黏度指數(shù)加氫III類基礎油”。
我國潤滑油基礎油的黏度等級是按照賽氏通用黏度劃分的,低黏度的組分稱為中性油,高黏度的組分稱為光亮油。習慣上,將以原油減壓餾分為原料經(jīng)過精制但未加添加劑的各種低、中黏度基礎油稱為中性油,是內(nèi)燃機潤滑油和大部分工業(yè)潤滑油所用的基礎油,中性油牌號中的數(shù)字表示該基礎油在40℃時的賽氏通用黏度秒數(shù)(SUS)的大約值,如HVI350、MVIS75等。將以原油減壓渣油為原料經(jīng)過精制但未加添加劑的各種高黏度基礎油稱為光亮油,光亮油是航空潤滑油、重負荷車輛齒輪油等所用的基礎油,光亮油牌號中的數(shù)字表示該基礎油在100℃時的賽氏通用黏度秒數(shù)(SUS)的大約值,牌號中的BS則是光亮油(BrightStock)的英文字頭,如HVIW120BS及MVIS90BS等。表2.53列出了我國潤滑油基礎油的黏度等級的劃分及黏度范圍。
(3)其他分類
基礎油還可以根據(jù)原料的不同分為礦物油和合成油兩大類。
所謂礦物油是以原油的減壓餾分或減壓渣油為原料,并根據(jù)需要經(jīng)過脫瀝青、脫蠟和精制等過程而制得的潤滑油基礎油。礦物油是目前生產(chǎn)各種潤滑油的主要原料。但是,礦物油有時還不具備航空、航天和國防等特殊場合所要求的耐低溫、耐高溫、高真空、抗燃、抗輻射等性能,并且,一些國家石油資源日益短缺,這都促進了對合成潤滑油的研究。
通過合成的途徑制取一些具有特殊性能的潤滑油,稱為合成潤滑油。合成潤滑油包括聚α-烯烴類、硅油類、聚乙二醇類、雙酯類、磷酸酯類、硅酸酯類、全氟烴類、氟氯碳油類、聚醚類等等。在化學組成方面,與各種不同烴類的混合物為主要成分的礦物油相比,每一種合成潤滑油都是單一的純物質(zhì)或同系物的混合物;在元素組成方面,合成潤滑油的元素除了碳、氫之外,還可能含有氧、硅、磷和鹵素等。隨著人們環(huán)保意識的增強和對高性能潤滑油要求的提高,合成潤滑油必將得到進一步的發(fā)展。
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