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基础油范文1
关键词:油;轧制油;基础油;GC-MS;GC-FID;含量检测
中图分类号:TG335 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)01-0092-02
油是各种发动机上使用最广泛的剂,它的作用是:作用、冷却作用、保护作用、清洁作用。发动机的起动性、机件的磨损程度、燃油和油的消耗量及功率损失的大小都与油的有重要关系[1]。油由基础油和添加剂调和而成,是一种技术含量高、附加值大的石化产品,在国民经济中发挥着不可替代的作用。基础油是油的主要构成原料,一般占油成分的80%~90%,添加剂也是油的重要组成部分,占油组成的10%~20%。目前市场上油产品玲琅满目,基础油的含量直接影响油的质量,GC-MS方法提供了丰富的信息,为油质量的研究提供了基础。本文研究了气相质谱联用仪(GC-MS)测定油中基础油含量的检测方法。
1 仪器
气-质联用仪(Trace 2000 DSQ,ThermoFinnigan公司),配备气谱(Trace 2000),质谱(Trace DSQ),气相色谱仪(Agilent 7890A,Agilent Technologies公司)。
2 样品
基础油60N和轧制油1、轧制油2、轧制油3、轧制油4。
3 定量分析
基础油和轧制油总离子流色谱图见图1。基础油(60N)具有明显的石油基油组成特征,主要为异构和环烷烃类。轧制油中基础油分子组成与基础油(60N)一致,说明该油由基础油(60N)调和。轧制油中含有大量添加剂,总离子流图中出现几个较强的色谱峰,对应质谱图分别见图2、图3、图4。根据质谱图特征,分析峰A对应2,6-二叔丁基-对甲基苯酚,峰B对应己二酸二辛酯(DOA),峰C及其邻近小峰为芳基磷酸酯。
同于色谱峰B对应化合物在添加剂中含纯对优势,A和C相对含量忽略不计,分析轧制油中基础油含量。两油样及其混合样品的总离子流色谱图如图5所示,通过测量轧制油及混合油色谱峰面积,可以计算出添加剂B的含量为20.5wt%。其它添加剂的含量很低,不超过1wt%,因此基础油的含量接近79wt%。相关色谱积分数据见表1。
用气相色谱法对基础油60N和轧制油1、轧制油2、轧制油3、轧制油4进行分析,见图3。
对比结果显示,从3.18min处开始,轧制油谱图中即可发现一系列添加剂痕迹。排除添加剂后,选定4.29min处独立峰作为外标定量。
通过基础油60N和轧制油谱图对比,见图2,显示轧制油中轻组分基本无挥发。
将基础油60N稀释成不同浓度,以4.29min处独立峰面积作为基础油的仪器响应值建立标准曲线,发现线性较好,见图5。
外标法进行轧制油中基础油的定量,结果如表1所示。
以上结果是基于涉案轧制油中所使用的基础油为所取基础油BASE OIL ULTRA-S2(60N)的前提下测试所得,不排除在测试过程中存在不可避免的误差。
4 结论
采用外标法,以4.29min处独立峰面积作为基础油的仪器响应值建立标准曲线,可以对轧制油中基础油的含量进行定量检测。
基础油范文2
关键词:油基础油;烘箱氧化;高压差示扫描;氧化稳定性;感受性
中图分类号:TE624.82 文献标识码:A
Study on the Receptivity of Hydrotreated Base Stocks from Different Crude Oils to Antioxidants
LI Jian-ming1,2, QIU Jian-wei2, XUE Wei-guo2, ZHANG Xiang2,WANG Ai-qin1, LI Gui-yun2
(1. Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Science, Lanzhou 730000, China; 2. PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R&D Institute,Lanzhou 730060, China)
Abstract:The Oven Oxidation Test (OOT), Pressurized Differential Scanning Calorimeter(PDSC)and Rotary Bomb Oxidation Test (RBOT) were used to study the receptivity of three hydrotreated base stocks which were produced from different type crude oils and a PAO to different type of antioxidants. And the receptivity in the presence of Fe was also investigated. It was found that sulphur-containing phenolic antioxidants cause the base stocks to appear opaque and deposition after oxidation. Aromatic amine antioxidant shows good synergistic anti-oxidative effect with sulphur-containing phenolic derivatives, and restrains effectively the viscosity and acid value increase of oil. Aromatic amine antioxidant and phenolic antioxidant are superior to sulphur-containing phenolic antioxidants in restraining oil precipitate. And the receptivity of HVIWH125 base stock and PAO-6 to antioxidants is more excellent.
Key words:lubricating base oil; Oven Oxidation Test; PDSC; oxidation stability; receptivity
0 前言
加氢基础油氧化后的变化均表现为酸值增高,粘度增大,饱合烃含量减小,极性组分增加,生成含氧化合物,油品的平均分子量增加[1]。硫、芳烃是天然存在的抗氧剂,在氧化初期能减缓粘度的增长和粘度指数的降低,能起到抗氧化作用,但它们也是产生氧化极性产物和不溶物的主要来源[2]。国内的一些研究表明[3-4],抗氧剂含硫酚、碱式ZDDP、CuDTP和MoDTP能显著提高加氢基础油的氧化诱导期,胺型抗氧剂对溶剂精制基础油具有较突出的抗氧化作用,酚型和胺型无灰抗氧剂在烘箱氧化试验中具有较好的控制油品粘度增长的作用,且酚型抗氧剂具有良好的控制油泥生成的作用。胺型和酚型抗氧剂具有较好的协同效应,且在加氢基础油中的协同效应优于在溶剂精制基础油中的协同效应。国外在研究[5-11]基础油组成的基础上分别用薄层氧化、耗氧量法、DSC法和旋转氧弹法研究了各种基础油对抗氧剂的感受性,结果表明所有抗氧剂对加氢基础油的感受性均比对溶剂精制油的感受性好。
本研究用烘箱氧化法、PDSC法和旋转氧弹法三种不同评价基础油抗氧化性能的方法,研究了不同类型油抗氧化添加剂在不同基属原油生产的加氢基础油和合成油PAO中的感受性,同时研究了在环烷酸铁存在下的感受性。
1 实验部分
1.1 实验原材料
1.1.1 基础油
本研究选择的基础油分别为中国石油兰州石化分公司中间基原油生产的HVIWH125基础油,中国石油大庆石化分公司石蜡基原油生产的HVIW H300基础油,中国石油克拉玛依石化分公司环烷基原油生产的KN4006加氢基础油,选择的合成油为美孚聚α-烯烃(PAO-6)。
所选几种基础油的物理性质见表1。
1.1.2 添加剂
研究中选用了5种常用的不同结构类型的无灰型油抗氧化添加剂,其主要理化性能指标见表2。
1.2 试验仪器与试验方法
压力差示扫描量热法(PDSC) ASTM D6168-981,程序升温法以起始氧化温度(IOT)作为氧化安定性指标,测试条件:升温速率10 ℃/min,氧气压力1.0~1.5 MPa,氧气流速100 mL/min,开口铝皿直径6 mm,样品量10 g;恒温法以氧化诱导期(OIT) 为氧化安定性指标,测试条件:恒温温度180 ℃,氧气压力3.5 MPa,氧气流速100 mL/min。旋转氧弹试验法(RBOT)SH/T 0193-1992,充氧压力620 kPa,温度150 ℃,转速100 r/min,计算开始试验到压力下降175 kPa的时间为氧化诱导期(OIT)。烘箱氧化试验 (OOT),试验条件,空气气氛,温度170 ℃,试验时间96 h。
2 结果与讨论
研究中几种无灰抗氧剂2246-S、Irganox L135、RHY 508、Irganox L57、Vanlube7723以及RHY 508+Irganox L57(质量比1∶1)在基础油中的添加量均相同,即ω(抗氧剂)为0.25%,环烷酸铁的添加量也均相同,即ω(Fe)为80 μg/g。
2.1 烘箱氧化法研究
2.1.1 基础油对抗氧剂的感受性
用烘箱氧化研究各种基础油对抗氧剂的感受性。试验结果发现,添加含硫酚抗氧剂2246-S和RHY 508的几种基础油氧化后均有不同量的沉淀产生,烘箱氧化后的油品颜色一般都较深,由此可见硫元素可能是使油品颜色变深和产生沉淀的原因。添加酚型抗氧剂Irganox L135和胺型抗氧剂Irganox L57的基础油氧化后都是透明的,氧化后的颜色也较浅。胺型抗氧剂Irganox L57和含硫酚抗氧剂RHY508复配后的油品氧化后颜色也较深,这可能是由于添加了含硫酚RHY508的缘故,它们复配后在油品氧化过程中控制沉淀方面比单独使用含硫酚抗氧剂要好。四种基础油添加抗氧剂烘箱氧化后的粘度和酸值变化见表3。
从表3的实验数据可以看出:酚型抗氧剂Irganox L135和胺型抗氧剂Irganox L57在几种基础油中具有较好的抑制粘度增长和酸值增加的能力。胺型抗氧剂Irganox L57和含硫酚RHY508复配后,在几种基础油中具有很好的抑制粘度增长和酸值增加的能力。从基础油对抗氧剂的感受性角度看,可以认为HVIWH125基础油对抗氧剂感受性最好,其次是PAO-6合成油和HVIWH300基础油,KN4006对抗氧剂感受性较差。
2.1.2 环烷酸铁存在下基础油对抗氧剂感受性研究
试验结果发现,在环烷酸铁催化下,几种基础油添加含硫酚抗氧剂2246-S烘箱氧化后基本上都有沉淀生成,而添加含硫酚抗氧剂RHY508烘箱氧化后基本上没有沉淀生成。几种基础油添加胺型抗氧剂Irganox L57和酚型抗氧剂Irganox L135烘箱氧化后都没有沉淀产生。同样的还有添加Irganox L57和RHY508复合抗氧剂的基础油(除KN4006),氧化后也是透明的。三种加氢基础油和PAO-6合成油在抗氧剂和环烷酸铁存在下烘箱氧化96 h后粘度和酸值变化见表4。
从表4的试验结果可以看出:在HVIWH125和HVIWH300基础油中,含硫酚抗氧剂2246-S和胺型抗氧剂Irganox L57以及Irganox L57与RHY508的复配在抑制油品粘度增长方面有较好的作用,其中以Irganox L57与RHY508的复配效果最好。在抑制酸值增长方面,胺型抗氧剂Irganox L57及其与含硫酯酚型抗氧剂RHY508的复配效果较好,能有效地抑制油品酸值的增长。在KN4006中,胺型抗氧剂Irganox L57以及与RHY508复配抑制粘度增长和酸值增加的能力较好。在PAO-6合成油中2246-S无论在抑制粘度增长还是抑制酸值增加方面都表现良好。Irganox L57与硫酚型抗氧剂的复配在环烷酸铁存在时表现出良好的抑制粘度增长和酸值增加的能力。
2.2 PDSC法研究
2.2.1 基础油对抗氧剂感受性研究
四种无灰抗氧剂均以0.25%的剂量分别调入选择的四种基础油中,用PDSC程序升温法进行抗氧化性能评定,试验结果见表5。
从表5中抗氧剂的抗氧化效果可以看出:①含硫抗氧剂总体来说在选择的几种加氢基础油中有较好的抗氧化效果。②单一的酚型抗氧剂总体比含硫酚型抗氧剂抗氧化效果差。③胺型抗氧剂的抗氧化效果很好,仅次于抗氧化效果最好的含硫酚,说明在PDSC试验中,过氧化物易分解成为自由基,基础油氧化降解速率的控制在于自由基的捕获、自由基链终止反应。
2.2.2 基础油在环烷酸铁存在下对抗氧剂感受性
在环烷酸铁催化下,用PDSC程序升温法测定油品的氧化安定性(起始氧化温度)。试验数据见表6。
由表6中的试验数据可以看出,在环烷酸铁存在的情况下,除了在HVIWH300基础油中,含硫酚抗氧剂2246-S和RHY508表现出较好的抗氧化效果,起始氧化温度高于相应基础油。胺型抗氧剂Irganox L57与含硫酚RHY508的复配也有很好的抗氧化效果。
2.3 旋转氧弹法研究基础油对抗氧剂的感受性
用旋转氧弹法进行抗氧化性能评定,试验结果见表7。
从表7的试验结果可以看出:含硫酚抗氧剂在加氢基础油中均有突出的抗氧化效果;RHY508表现的更为突出,主要是因为分子中除了酚羟基自由基捕获官能团外,还有过氧化物分解官能团二烷基二硫代氨基甲酸。从基础油对抗氧剂的感受性角度来看,属于Ⅱ类基础油的HVIWH125基础油与属于Ⅳ类基础油的PAO-6合成油对抗氧剂感受性相当,属于Ⅴ类基础油的KN4006加氢基础油对含硫酚抗氧剂的感受性最好。这是由于:PAO-6合成油中链烷烃占绝大部分,氧化过程中消耗的也主要是链烷烃,过氧化物分解剂型的抗氧剂Vanlube 7723的抗氧化作用效果好于自由基链终止剂型的抗氧剂,说明PAO-6氧化降解的速率控制步主要是过氧化物的分解过程。HVIWH125基础油链烷烃和环烷烃各占一定的数量,作为自由基链终止剂型的酚型和胺型抗氧剂的抗氧化作用效果好于Vanlube 7723,说明在这些基础油的氧化降解过程中,过氧化物的分解不再是主要的速率控制步,而自由基的链终止步是氧化降解的速率控制步。KN4006加氢基础油环烷烃占绝大部分,氧化消耗也主要是环烷烃。氧化过程中以自由基链终止剂型抗氧剂抗氧化效果较好,自由基链终止步是降解反应的控速步。与Ⅱ、Ⅲ类基础油相比较,抗氧剂以捕获自由基能力较强的胺型抗氧剂抗氧化效果较好,而稳定自由基能力较强的酚型抗氧剂作用效果下降,说明KN4006环烷基加氢基础油中过氧化物分解产生自由基速率较快,因而产生的自由基数量更多,使得自由基捕获型抗氧剂作用更明显。
由以上的分析可以看出,环烷烃含量较高的基础油氧化过程产生的过氧化物比环烷烃含量低的基础油更容易分解,因而自由基链终止型抗氧剂抗氧化效果较好;链烷烃含量高的基础油在氧化降解过程中过氧化物较稳定,因而过氧化物分解型抗氧剂抗氧化效果较好。
酚型和胺型抗氧剂共同作用具有协同作用,在抗氧化过程中,胺型抗氧剂捕获自由基的能力比酚型抗氧剂强,酚型抗氧剂捕获自由基后生成新的自由基稳定性好,因而此自由基会进一步与酚型抗氧剂作用,生成更稳定的自由基。这样,胺型和酚型抗氧剂的协同作用,既有强的捕获自由基的能力,又能使生成的自由基更稳定,延缓烃类自由基氧化反应的进行。
3 结论
(1)研究结果表明:含硫抗氧剂能够使基础油颜色变深和产生沉淀;胺型抗氧剂Irganox L57与含硫酚抗氧剂RHY508复配后具有较好的抗氧化效果,能够有效的抑制基础油氧化后的粘度增长和酸值增加。酚型和胺型抗氧剂在控制油品沉淀和保持油品颜色方面比含硫酚型抗氧剂要好。
(2)HVIWH125基础油和PAO-6合成油对抗氧剂的感受性比较好,其次是KN4006,HVIWH300对抗氧剂的感受性最差。
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基础油范文3
关键词:8B基础油;凝点;合成;反应温度;分析
中图分类号:TE626.34文献标识码:A
Synthesis Process Analysis on Aviation Jet Engine Lubricants (8B) Base Oil
LI Hong-ping, HU Xi-yuan, HU Tao, CUI Jian
(PetroChina Lanzhou Lubricant Blending Plant, Lanzhou 730060, China)
Abstract:Taking AlCl3 as catalyst, 1-octene and 1-decene as raw materials, PAO oligomer and PAO2 as diluents, the synthesis process conditions of 8B base oil were investigated, and the structure of synthetic base oil was analyzed. The results showed that, under the optimum conditions of olefin ratio of 1-octene: 1-decene = 9∶1, AlCl3 mass fraction of 1%, reaction temperature of 110 ℃,maximum reaction temperature of 135~145 ℃ and reaction time for 30 min, the PAO yield of synthetic 8B base oil can reach about 35%. And the obtained aviation jet engine lubricants (8B) can meet quality requirements.
Key words:8B base oil; pour point; synthesis; reaction temperature; analysis
0引言
聚α-烯烃合成油(简称PAO)产品具有高黏度指数、低凝点、低挥发性、优良的高温氧化安定性等特点,广泛应用于寒区大跨度内燃机油、航空发动机油、液压油、油膜轴承油、空气压缩机油、齿轮油、冷冻机油及脂等的基础油。PAO是在催化剂作用下,以α-烯烃为聚合原料聚合得到的一种规则的长链烷烃。
目前,国外Shell、Mobil和Ethyl等[1]公司现阶段主要对负载催化剂进行研究,国内目前大多还是采用传统的三氯化铝催化剂,在催化剂体系的研究上落后于国外,原料采用混合组分比较多的石蜡裂解制得的α-烯烃[2],PAO产品黏度指数较低、凝点较高。
中国石油兰州油厂合成油装置是国内目前唯一能够以三氯化铝催化剂体系生产军用8B基础油的装置,同时可生产其他民用PAO产品。航空喷气发动机油(8B)是以聚α-烯烃合成油为基础油,加入添加剂调合而成,基础油就成了最终油性能的决定因素。
合成油装置多年来主要以蜡裂解烯烃为原料进行生产,但受三氯化铝催化剂体系及原料本身的影响,PAO产品质量无法得以实现根本改善,后期逐步引入乙烯齐聚烯烃作为主要原料进行PAO的生产,同时对蜡裂解烯烃及齐聚烯烃合成8B基础油的工艺进行探索分析,摸索出合成8B基础油的有效工艺条件,为在以三氯化铝催化剂体系下稳定生产8B基础油提供技术保障。
α-烯烃在催化剂作用下发生聚合放热反应后的聚合生成油,经常减压蒸馏后的减一馏分油即为8B基础油。本文以蜡裂解烯烃、齐聚烯烃为原料,在不同工艺条件下考察8B基础油性能,分析最佳目标产品结构及油成品性能。
1主要原料性质
1.1轻烯烃
作为聚合反应的单体,由添加剂蜡裂解装置生产,质量指标如表1所示。
1.2一线烯烃
作为聚合反应的单体,由添加剂蜡裂解装置生产,质量指标如表2所示。第6期李红平等.航空喷气发动机油(8B)基础油的合成工艺分析
1.31-癸烯
作为聚合反应的单体, 由Shell Chemicals(壳牌)生产,质量指标如表3所示。
1. 41-辛烯
作为聚合反应的单体,由Shell Chemicals(壳牌)生产, 质量指标如表4所示。
1. 51-十二烯
作为聚合反应的单体,由Shell Chemicals(壳牌)生产, 质量指标如表5所示。
1.6无水氯化铝
作为聚合反应的催化剂,兰州林江化工公司生产,质量指标如表6所示。
2合成工艺分析
2.1催化剂量的影响
蜡裂解烯烃以轻烯烃为原料基准进行催化剂量考察,考虑到蜡裂解烯烃活性比较低,聚合时催化剂量需适当提高才能有效聚合,工艺影响分析结果如表7所示。
从表8可看出,随着催化剂逐步加入量增加,8B基础油20 ℃黏度增大、最高反应温度增加,催化剂低于1%、高于2.5%时,8B基础油收率明显下降,因此催化剂加入量选择在1.0%,最高反应温度在140 ℃左右。
2.2原料的影响
2.2.1蜡裂解烯烃
按照表7催化剂加入量为3.0%,轻烯烃、一线烯烃为原料进行合成8B基础油,对合成8B基础油考察其性能,数据见表9。
从表9可以看出,一线烯烃对8B基础油凝点影响很大,使凝点明显提高,虽然轻烯烃可以对降低凝点有效果,但对目标产物收率几乎无明显改善,因此也不利于合成8B基础油。
2.2.2齐聚烯烃
通常PAO的性能受原料影响大。最常用的是1-辛烯(C8)、1-癸烯(C10)、12碳烯(C12),C14以及以上的α-烯烃不适合作为制备PAO的原料,因为其产品凝点高。使用1-辛烯、1-癸烯单独合成8B基础油考察其性能,数据见表10。
从表11可以看出,随着C10比例的增加,8B凝点变化不明显,基础油收率变化范围小,而黏度有小幅升高,相比而言,在满足产品性能的同时,较低的C10比例经济性更好,因此选择C8∶C10以9∶1比例混合生产8B基础油综合性能较优。
2.3稀释剂的影响
以三氯化铝为催化剂体系下进行聚合反应时,最高反应温度对目标产物组分收率的影响非常大,因此就必须有效控制最高反应温度,最大限度提高8B基础油组分(即PAO3),在这种情况下,就必须加入一定量的稀释剂以更好控制反应温度。
2.3.1稀释剂量的影响
按照表8催化剂量选择1%、表6选用C8∶C10=9∶1的混合烯烃为基准进行稀释剂量的考察,稀释剂的量为总物料的百分比,表12为稀释剂量变化对聚合最高反应温度的影响。
表12稀释剂量对合成8B基础油最高反应温度的影响
稀释剂量,%最高反应温度/℃8B基础油收率,%1017312.361516214.672015814.882515118.243014521.093513820.684012817.43从表12可以看出,稀释剂量在30%~35%时最高反应温度在135~145 ℃之间,收率在20%左右。
2.3.2稀释剂类型的影响
在表12的基础上,固定烯烃∶稀释剂=2∶1,以自产PAO低聚物及PAO2为稀释剂,分别进行合成反应,见表13、表14。
从表14可以看出,PAO低聚物∶烯烃=1∶2时,产品质量能满足8B基础油的质量指标,C8∶C10=9∶1时收率在30%左右。
PAO2作为稀释剂时在高温下可能与烯烃参与反应,也可能PAO2中含有部分组分的8B基础油(即PAO3),与烯烃反应产生的8B基础油组分质量有富余(凝点低于-66 ℃)与PAO2混合后提高了产出率,凝点在-63 ℃左右,从而最终使目的产品凝点低于-60 ℃,收率明显提高,因此PAO2做稀释剂在保证产品质量的情况下,收率有明显提高。
2.4温度的影响
为保证最大限度地提高8B基础油组分产出率,采用加热促进聚合反应的方式,以保证烯烃能在最短时间内参与反应,缩短低温反应时间,加快烯烃之间的反应,尽可能地降低低温环境下聚合体的形成,相对集中在高温反应下的聚合反应,见表15。
由于1-辛烯的沸点为121.3 ℃,因此在选择加热温度时,温度不能>121.3 ℃。从表15可以看出,加热对8B基础油收率有显著效果,随着加热温度的逐步提高,副产物及8B基础油收率均明显提高,反应时间明显降低,说明低黏度PAO组分增加,但随着温度进一步增加,8B基础油收率有所下降,综合考虑,最终加热温度在110 ℃左右为宜。
随反应温度越高,反应能量越大,分子之间碰撞越明显,从而加快了反应进程,凝点也随之降低。这是由于阳离子聚合时单体的链转移是主要的链终止方式,使聚合物齐聚度下降;同时反应温度升高,异构化程度增强,致使PAO的黏度、黏度指数及凝点均下降[11]。
38B基础油理化性能分析
通过表7~表15可以确定,以C8∶C10=9∶1混合烯烃合成的8B基础油为最终的理想目标产物,并对其进行基础油理化性能分析,如表16所示。
4.18B基础油族组成分析
4.2模拟蒸馏结果分析
将8B基础油样品利用AC公司的高温模拟蒸馏仪进行分析,通过与标准碳数分布图对照,得到不同碳数范围相对应的组分含量,将含量较高的C26组分作为中点,分别向低碳数和高碳数扩展,得到相对应组分的含量,分别见表18和图1。
从表18中的结果可以看出,样品碳数分布为C18~C34,C18~C34组分的含量较高,说明碳分布更加集中,从碳数分布推测,样品主要为C8和C10的三聚体,含有少量的二、四聚体。
基础油高温模拟蒸馏数据比较可以看出,C8∶C10=9∶1合成的8B基础油组分集中于310~420 ℃,组分更加集中,理化数据表现为闪点更高。
4.3核磁结果分析
根据核磁共振氢谱(谱图见图2)计算支化度,样品的支化度小,黏温性更好,见表19。
核磁共振碳谱(谱图见图3)结果显示:化学位移37.18,32.01,29.79峰为单体聚合处C的吸收峰,且都小于45.25,说明聚合物中不存在头头相连的结构,多为头尾和尾尾相连的结构。
4.4凝胶色谱结果分析
由表20、图4可知,根据分子量计算,主要为 C8和C10的聚合物,平均聚合度约为3;样品分子量分布很窄,分子量分布指数越接近于1,说明聚合物越纯。
5航空喷气发动机油(8B)理化性能分析
对表16的基础油调合成油成品,对其进行油理化性能分析,如表21所示。表21航空喷气发动机油(8B)理化性能
项目GB 439-1990指标实测值试验方法50℃≥8.58.56420℃≤29.725.26-40℃≤33002171运动黏度比(γ-20℃/γ50℃)≤6035.88氧化安定性(175℃,10h,50mL/min空气)[4]SH/T 0196氧化后沉淀物,%0.080.0248氧化后酸值/mgKOH・g-10.250.043酸值/mgKOH・g-1≤0.040.02GB/T 264灰分,%≤0.0050.0016GB/T 508水溶性酸或碱无无GB/T 259硫含量(质量分数),%≤0.14无GB/T 387机械杂质(质量分数),%无无GB/T 511水分(质量分数),%无无GB/T 260闪点(闭口)/℃≥150167GB/T 261凝点/℃≤-60-66GB/T 510氢氧化钠试验/级≤21SH/T 0267苯胺点/℃≥79107.3GB/T 262密度(20℃)/kg・m-3≤885821.7GB/T 1884
6结论
(1)蜡裂解烯烃合成8B基础油凝点不稳定、收率低。
(2)PAO2为稀释剂,AlCl3为催化剂,催化剂量为1.0%(w),齐聚烯烃以1-辛烯∶1-癸烯=9∶1的混合烯烃聚合8B基础油及对应油产品均满足各项性能指标。
(3)通过加热缩短低温反应时间的工艺控制方式,使低黏度PAO组份(即三聚体)产出率明显提高。
(4)通过对8B基础油结构分析,油品具有饱和烃含量高、结构稳定、碳数分布比较集中、支化度小、黏温性好、聚合物纯度高等优点。参考文献:
[1] 李普庆,管子杰,耿英杰.合成剂及其应用 [M].北京:中国石化出版社,2006.
基础油范文4
文/北京 胡建军
(接上期)
欧洲汽车制造商协会(ACEA)根据用途不同,将柴油车用油分为两类:B类为轻负荷(小轿车)柴油机油,E类为重负荷柴油机油。对于每一类油品来说,又分为不同的规格。ACEA 2002轻负荷柴油机油包括B1-02、82-98、83-98、84-02和85-02,重负荷柴油机油包括E2-96、E3-96、E4-99和E5-02。B1规格适用于轻磨擦、低黏度要求的轿车和小型货车柴油机;82适用于大多数一般类型的有正常换油期的轿车和小型货车柴油机,此类柴油机的类型多为间接喷射式;83适用于延长换油期,在苛刻条件下运转的高强度轿车和货车柴油机;84适用于轿车和小型货车直喷式柴油机,也适用83类油晶的应用范围;B5适用于延长换油期、轿车和小型货车柴油机。
ACEAE系列重负荷柴油机油标准自1996年第1次颁布以来,至今已是第7次颁布新的标准,清净性和分散性均有大幅度的提高,在ACEA 2008规格中,废除了E2,增加了E9规范。ACEA E9被定义为“超高功率柴油机油”,具有优异的活塞清净性、烟怠分散性能及抗磨损抗抛光性能。
在ACEAE重负荷柴油机油系列中,E5为满足欧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ排放法规的发动机,已被E7替代。E4为满足欧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ排放法规,适用于EGR及SCR(选择性催化技术)等尾气处理装置发动机;E7为满足欧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ排放法规,适用大多数EGR、SCR发动机,不适合DPF(机外微粒过滤器)的尾气处理发动机;E6和E9为满足欧Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ排放法规,适用于EGR、DPF、SCR等尾气处理装置发动机。
4.合成油
合成油是通过化学合成方法制备成较高分子的化合物,再经过调配或进一步加工而成的油。20世纪80年代以后,由于动力传输系统设计的变化,需要操作性能有重大改进。传统的基础油和添加性能已发展到了极限,从而使得合成油的应用成为可能。
合成油油膜强度高达22.5MPa,而矿物油油膜强度平均为3.5MPa。油膜强度高可使动力传输系统直接部件。合成型机油比矿物油黏度指数高,黏度随温度变化小。同时,由于油流到摩擦表面需要的时间短,可以减少发动机部件在启动时出现的干磨损现象,延长发动机使用寿命。合成油的热氧化安定性能远高于矿物油型机油,即因氧化而产生酸质、油泥的趋势小,在各种恶劣操作条件下,对发动机都能提供适当的和有效的保护,因而具有更长的使用寿命。合成油的摩擦系数低于矿物油,从而可降低动力损失,在相应的速度和负荷下可节省燃料。合成基础油具有抗热分解能力,不易生成残渣和沉积物,对抗氧剂有极好的感受性。某些合成油还具有天然的溶解能力和清净性,从而可提机件的清净度。
全合成发动机油全部采用非常规的基础油,包括汽油机油、柴油机油及赛车机油等。由于性能优异,可供最新款车辆在全天候条件下使用。
七、发动机油选用及鉴别方法
为了保证发动机工作的可靠性和经济性,正确选用发动机机油是十分必要的。根据发动机的结构特性、运转状况、气候条件以及道路条件等选择不同质量和黏度的发动机机油。如曲轴箱是否装有正压通风装置、是否有废气再循环装置(EGR)及废气催化转化器为主要考虑依据。如压缩比小于7的发动机可用SC级油;压缩比在7左右,并装有曲轴箱正压通风装置的,应选用SD级油;一般小轿车的压缩比为8~10,可选用SE级油;大排量(>2.5L)压缩比在10以上,尤其是欧洲生产的轿车,由于发动机功率大、体积小、工作条件苛刻,应选用SF或质量更高的SH、SM级油;如果汽车装有EGR及废气催化转化器,为防止催化剂中毒,应选用SH、SJ级油。
柴油机油质量等级主要依据柴油机的工况苛刻程度,一般选用cc级柴油机油;增压比为1.4~2.0或大于2.0宜选用CD级或更高质量等级的柴油机油。
黏度选择通常按气温条件,同时还要考虑负荷、转速或发动机的磨损程度等因素,可以根据使用地区的年最高和最低气温选用黏度等级。如果车辆运营中有下列情况之一者,使用的油要考虑提高一个质量档次或缩短换油周期:①停开频繁,如城市公共汽车、出租车;②长期低温(气温小于O℃)、低速(时速小于16km/h);③长时间在高温、高速下工作,尤其是满载长距离行驶;④2吨以上的牵引车,满载(带拖挂长时间行驶);⑤在煤场、矿山等灰尘污染严重的场所作业等。
汽车发动机油在使用一段时间后,由于机械杂质的污染和来自外界的灰尘,运转机件磨损下来的金属屑以及零件受侵蚀而形成的金属盐会使机油变质。变质机油通常具有如下的外观特征:油呈深黑色;泡沫多且已出现乳化现象;用手捻搓无黏稠感;有异味;滴在白色纸张上呈深褐色,无黄色浸润或黑色点多。
对于变质机油,若不及时更换会加速零部件的磨损,影响使用寿命,甚至发生安全事故,因此,经常检查机油是否变质并及时更换尤为重要。以下介绍几种简易鉴别方法。
(1)油流观察法
取两只量杯,其中一个盛有待检查的油,另一只空杯放在桌面上,将盛满油的量杯举离桌面30~40cm,让油慢慢流到空杯中观察流动情况。质量好的油油流时应该是细长、均匀、连绵不断,若出现油流忽快忽慢,时而有大块流下,则说明油已变质。
(2)于捻法
将油捻在大拇指与食指之间反复研磨,较好的油有性、磨屑少、无摩擦,若感到手指之间的砂粒之类具有较大摩擦感,则表明油内杂质多,不能再用,应更换新油。
(3)光照法
在天气晴朗的日子,用螺丝刀将油撩起,与水平面成45。角。对照阳光,观察油滴情况。在光照下,若清晰地看到油中无磨屑为良好,可继续作用,若磨屑过多,应更换油。
(4)油滴痕迹法
在白纸上滴一滴油底壳中的机油,若油滴中心黑点很大,呈黑褐色且均匀无颗粒,周围黄色浸润很小,说明机油变质应更换。若油滴中心黑点小而且颜色较浅,周围的黄色浸润痕迹较大,表明机油还可以使用。
(5)油尺鉴别法
抽出机油标尺对着光亮处观察刻度线是否清晰,当透过油尺上的机油看不清刻线时,则说明机油过脏,需立即更换。需要注意的是,以上检查均应在发动机停机后机油还未沉淀时进行,否则有可能得不到正确结论。因为机油沉淀后,浮在上面的往往是好的机油,这样检查的只是表面现象,而变质机油或杂质存留在油底壳的底部,从而可能造成误检。
通过对发动机油的定期检测,观察油的变化,分析油中携带各种磨粒成分及量的组分,是预防和判定发动机机械部分状况的重要渠道。2003年左右一批以大众帕萨特为典型的轿车大量反应发动机烧机油,很多维修技术人员对此头痛不已,我们通过对油品的化验后,采取了在对发动机进行必要的整修以后,更换了更高一级的油以后解决了烧机油的问题。
目前有些车型已经安装了发动机机油状态传感器,以大众C22发动机为例,它的原理是将作为电介质的机油因磨损碎屑不断增加以及添加剂的分解而使介电常数发生变化,相应的电容值被处理成数值信号,并作为机油状态信号传至仪表控制单元。
八、认识误区
对发动机油应用要注意以下误区。
(1)油黏度越大越好
解决问题有一种误解,即提高机油黏度,但是单纯地提高机油黏度,不但不能提高车辆的效果,还有一些副作用:流动性差,导致冷启动和启动的磨损;散热效果差,缩短油品的使用寿命;能耗增加,发动机输出功率低。国外有资料表明,油黏度降低1个黏度单位大约节约燃料1.5%。另外,试验也证明,油的黏度超出要求时,还会使机件磨损增加。
(2)加注油越多越好
油最主要的作用是机械,减少摩擦,降低磨损,油量不足时会加速油变质,甚至会因缺油而引起零部件的黏结与异常磨损。但油太多也是不可取的,原因如下:一是油过多,其会从汽缸和活塞的间隙中窜进燃烧室产生积炭;二是增大了曲轴连杆的搅拌阻力,使燃油消耗增大。试验表明,加油量超过标准1%时,燃油消耗会增大1.2%。因此,加油必须要遵循“少量、勤加”的原则,使油平面始终保持在1/2~1之间。
(3)不同牌号的油混合使用
不同牌号的油不能混合使用。例如,汽油机油与柴油机油不能混合使用,普通机油与增压机油不能混合使用,单黏度与多黏度齿轮油不能混合使用等。其原因如下:①汽车生产厂家在设计时,根据汽车的构造特点、环境温度、使用条件规定了应使用的油的牌号、换油周期、使用数量等;②不同牌号的油,其物理和化学性能是不同的。如果混合使用,其性能将会改变,机件运行温度增高,产生大量的气泡,甚至变质。随之,汽车的精密配件、运转机件、密封件工作条件也会改变,性能降低,加速机件磨损,密封件变质老化,密封不好,造成油漏失。
(4)油何时用完何时更换
因为油质量是影响发动机可靠性及使用寿命的关键因素,适时更换油是发动机可靠的保证。油在使用过程中,由于污染、氧化等原因,质量会逐渐下降,同时也会有一些消耗,使数量减少。不断向系统添一些新油,只能弥补数量上的不足,而不能完全补偿油性能的损失。随着时间的延长,油的性能会变得越来越差,以至给发动机带来严重影响。为了确保发动机长期正常运行,降低磨损,必须按规定及时更换油。
(5)机油发黑就是机油变质
机油往往使用很短时间,其颜色就会发黑,这时很多用户就认为机油的质量不好,其实这通常是正常现象。发动机机油不仅有的作用,同时还有清洗的作用。现代汽车使用的油一般都加有清净分散剂,目的是将黏附在活塞上的胶膜和黑色积炭洗涤下来,并分散在油中,减少发动机高温沉积物的生成,故油颜色变黑,并不能说明其已变质。使用中的油是否严重变质、需要更换,应主要根据油的理化指标是否达到报废标准来判定。
(6)柴油车使用汽油车机油
机油有汽油机油和柴油机油之分。汽油机和柴油机虽然同样在高温、高压、高速和高负荷条件下工作,但两者仍有较大的区别。柴油机的压缩比是汽油机的两倍多,其主要零件受到高温高压冲击要比汽油机大得多,因而有些零部件的制作材料有所不同。例如,汽油机主轴瓦与连杆轴瓦可用材质较软、抗腐蚀性好的巴氏合金来制作,而柴油机的轴瓦则必须采用铅青铜或铅合金等高性能材料来制作,但这些材料的抗腐性能较差。为此在柴油机油的炼制过程中,要多加些抗腐剂,以提高其抗腐蚀和耐磨性能。由于汽油机油没有这种抗腐剂,如果将其加入柴油机,轴瓦在使用中就容易出现斑点、麻坑及成片剥落的不良后果,机油也会很快变脏,并导致烧瓦抱轴事故发生。另外,柴油的合硫量比汽油大,这种有害物质在燃烧过程中会形成硫酸或亚硫酸,连同高温高压废气一道窜入油底壳内,加速机油的氧化与变质,故在柴油机油炼制过程中需要加入一些抗氧化的添加剂,使机油呈碱性。若有酸性气体窜入,可起到一定的中和作用,不致使机油过快地氧化变质。而汽油机机油则不加这种添加剂,因为其呈中性,若将其用于柴油机,会因上述酸性气体的腐蚀很快变质失效。因此千万别用汽油机机油加注柴油机。
(全文完)
趣味修车小版块
大头师傅和小头徒弟——谈汽修理论中的基础知识
小头徒弟:“师傅,这些日子一直在看杂志上刊登的基础知识讲座,真的很长学问。”
大头师傅:“徒儿,掌握基础知识是汽修的基本功,不仅长学问,更重要的是为你提升技能打下基础。”
小头徒弟:“不过,师傅,也有人说现在都是高新技术、电控技术,学这些基础知识还有用吗?”
大头师傅:“管子日,圣人因之,故能掌之。我们现在所指的电控技术实际上应该是电子、电气、通讯和计算机控制技术等众多技术的俗称,这些技术知识都是建立在基础知识之上的。何况这些控制技术几乎都是通过数据的通讯、分析、转换、指令等实现的,至于修理一方面是对这些数据通过人机对话的再现进行标准、制限的分析与判定;另一方面就是对不符合标准、制限的数据经过各种维修手段进行恢复。这些都离不开大量丰富的基础知识储备。”
小头徒弟:“师傅,为什么将螺栓、螺帽、垫圈和油基础知识放在系列基础知识讲座的开篇?”
大头师傅:“大到宇宙飞船,小到钟表,以及我们的生活的方方面面都离不开螺栓,小小的螺栓支撑着我们的生活、支撑着我们的世界。再说油,它是一切机械正常运动的基础,就像人的血液一样,能不重要吗?!医生面对90%以上的疾病都要通过对血液的化验分析进行病因病理的判定。我们对汽车油的分析,—方面通过更换滑油保持发动机的正常运转,更重要的一方面是获取油带给我们机械运动状况传递的信息,这些信息是我们对车辆维护的重要依据。”
基础油范文5
关键词:重负荷柴油机油;分散性;基础油;黏度指数改进剂;添加剂
中图分类号:TE626.32 文献标识码:A
0、引言
在过去的10~20年间,日趋严格的排放法规推动柴油发动机制造商不断采取新的发动机技术,以满足相应的排放标准。而新的重负荷柴油发动机技术的应用,也必然对重负荷柴油机油的各项性能提出越来越高的要求,尤其是对油品的烟炱分散性能的要求不断提高。从API CF-4到API CJ-4,在防止油品黏度增长、缸套抛光、阀系及轴承磨损方面的要求都显著提高,而这些性能均与油的烟炱分散性能密切相关。在API重负荷柴油机油性能规格中,评价由烟炱引起的发动机油黏度增长的发动机台架试验从Mack T-8(烟炱含量为3.8%)、Mack T-8E(烟炱含量为4.8%)发展到Mack T-11(烟炱含量为6%),对油品的烟炱分散性能要求越来越苛刻。同时Mack T-9(烟炱含量为1.75%)、Mack T-12(烟炱含量为5%~7%)、RFWT(烟炱含量为5.O%)及Cummins ISM(烟炱含量为6.O%)是评价由于发动机油中烟炱增加而对发动机各部位造成的磨损的发动机试验,也要求油品具有优异的控制烟炱分散的性能。由此可见,发动机油规格的发展对油品的烟炱分散性能提出了越来越高的要求。
烟炱含量的增加对油品产生的负面影响主要表现在以下几个方面:加速油品的黏度增长;导致油路的堵塞;增加发动机各个部位的磨损,因此要求油品必须对烟炱有优异的分散性能。为提高油品的烟炱分散性能,有必要对影响重负荷柴油机油的烟炱分散性能的因素进行系统研究。一方面,认为有必要对柴油机油中使用的黏指剂和功能添加剂等对油品烟炱分散性的影响进行研究,国内已有学者用不同的手段在此领域进行研究,另一方面也要对基础油对烟炱分散性能的影响进行研究。本研究用烟炱分散模拟试验对各类基础油及基础油的组成对烟炱的分散性能的影响进行了考察,同时考察了不同结构黏度指数改进剂、不同结构无灰分散剂和其他常用添加剂对油品分散性能的影响规律,为高档柴油机油的研发提供技术支持。
1、烟炱分散性试验方法
烟炱是柴油发动机工作过程中不完全燃烧的产物,重负荷柴油机采用直喷技术,燃料喷人量大,未完全燃烧的柴油容易生成烟炱窜入曲轴箱。烟炱在机油中的聚集能引起系统黏度增长,油品增稠最终会导致机油泵送困难乃至发动机故障。常用的评价油品烟炱分散性能的模拟实验方法有多种,例如斑点试验是考察油品在一定温度下对外来污染物的分散能力;也可用电子显微镜或粒度仪研究烟炱颗粒的分散状况;或采用炭黑模拟烟炱,评价油品由于烟炱引入导致的黏度增长率来评价油品的分散性能。由于实际发动机试验通常采用试验前后油品的黏度增长率作为规格质量指标,因而本研究采用的模拟试验为用相似粒径的炭黑模拟烟炱,用由炭黑引起的黏度增长率来评价油品的分散性能。具体分散试验方法为在试油中加入一定比例炭黑,用高速乳化机使炭黑分散到试油中,在一定温度下测量试油的黏度,计算加炭黑油样相对于新油的黏度增长率,增长率越低说明油品的烟炱分散性能越好。某一样品的油品分散性能模拟试验的重复性试验结果见表1,该试验的重复性较好。
2、油品分散性能的研究
2.1 基础油对油品分散性能的影响
目前周内油基础油以Ⅰ、Ⅱ类基础油为主,还有部分Ⅲ、Ⅳ类基础油。Ⅰ类基础油是以老三套工艺生产的基础油,芳烃含量高,黏度指数低;Ⅱ类和Ⅲ类基础油是使用加氢工艺生产的基础油,芳烃含量低,黏度指数高;Ⅳ类基础油主要是聚α-烯烃。试验选取了比较有代表性的100℃黏度相差不大的各类基础油,所用基础油的主要理化性能见表2。试验中考察了在不同基础油中加入cF-4复合剂的油样对烟炱分散性的影响,结果见表3。
试验表明:随着基础油黏度指数的增加,Ⅱ类和Ⅲ类基础油的烟炱分散性能好于Ⅰ类基础油。尤其Ⅲ类基础油E的烟炱分散性能明显好于其他的评定基础油。基础油对烟炱分散的影响差异决定于基础油的化学族组成。高黏度指数的基础油链烷烃含量相对高,环烷烃及芳烃含量相对低,基础油的许多性能和基础油馏分范围的宽窄和轻重组分的分布及链烷烃的支化度等因素密切相关。
重负荷柴油机油配方中通常由2个或多个基础油组分和复合添加剂组成的,并且多级油中会加入黏度指数改进剂,影响因素较多。选取了同为I类HVI 150基础油的A-1、A-2和A-3基础油,加入其他基础油Ⅱ10(基础油配比HVI 150:Ⅱ10为4:1)、一种OCP型黏度指数改进剂和CF-4复剂,考察油品的烟炱分散性能,结果见表4。
由表4可以看出同为I类基础油,不同的基础油对油品的烟炱分散性能也有较大影响。再次证明了基础油的化学族组成对烟炱分散性能的作用不同。
基础油对烟炱的分散性能的影响还需从基础油的组成上进行考察,Ⅰ类油含较多的芳烃组分,Ⅱ类和Ⅲ类基础油主要是以链烷烃和环烷烃组分为主,Ⅳ类基础油为链烷烃。由此可见,基础油组成主要以链烷烃、环烷烃和芳烃为主。试验中选取一种PAO油代表链烷烃组分,一种高环烷烃含量的环烷基油代表环烷烃组分,一种烷基苯代表芳烃组分,考察基础油中不同组分对烟炱分散性能的影响,结果见表5和表6。
从表5和表6可以看出,链烷烃的分散性能最好,环烷烃和芳烃均有使油品烟炱分散性能变坏的趋势,对烟炱分散有不利的影响。因而可以认为链烷烃是油品烟炱分散的理想组分。
2.2 黏度指数改进剂对油品烟炱分散性能的影响
有文献报道不同的黏度指数改进剂对油品的烟炱分散性能的影响不同。试验中考察了不同类型的黏度指数改进剂对油品的烟炱分散性能的影响。固定基础油和复合添加剂,加入不同黏度指数改进剂,其中黏指剂N-1、N-2是苯乙烯异戊二烯共聚物,黏指剂N-3到N-7为乙丙共聚物,油品的烟炱分散性能的结果见表7。
从表7可以看出,不同类型的黏度指数改进剂对于油品的烟炱分散性能影响很大。苯乙烯异戊二烯共聚物型黏度指数改进剂结构中的苯环可能不利于烟炱的分散;同样是乙丙共聚物型黏度指数改进剂对油品的分散性能的影响也相差悬殊,这可能与乙丙共聚物中乙烯及丙烯单体的相对比例、排列方式、空间结构和相对分子质量大小等因素相关。
2.3 复合添加剂对油品烟炱分散性能的影响
对于内燃机油的烟炱分散性能,除了选择好基础油和黏度指数改进剂以外,复合添加剂对提高油品的烟炱分散能力也起重要的作用。在固定基础油配方(Ⅱ6和Ⅱ10)和OCP型黏度指数改进剂(N-6)条件下,加入不同的内燃机油复合添加剂,考察其烟炱分散能力,结果见表8。
由表8可以看到,不同复合剂在相同的基础油配方和黏度指数改进剂中的烟炱分散能力也有差别。CJ-4复合剂表现出优异的烟炱分散性。
柴油机油中主要采用丁二酰亚胺型分散剂来解决油品对烟炱的分散问题,丁二酰亚胺型分散剂有单挂丁二酰亚胺、双挂丁二酰亚胺、多丁二酰亚胺、高分子丁二酰亚胺及上述产品的硼化产物。有文献提及油品对炭黑的分散性能与分散剂中的马来酸酐数、氮含量和聚异丁烯相对分子质量的大小有关。试验中选取的基础配方是在固定的基础油配方(Ⅱ6、Ⅱ10和OCP型黏度指数改进剂N一6)中加入一定量的金属清净剂、无灰分散剂和二烷基二硫代磷酸锌(zDDP)及少量辅助抗氧剂,对不同类型的无灰分散剂和其他添加剂对烟炱分散性能的影响进行考察,结果见表9。
由表9中F-1到F-3数据知,高分子无灰分散剂c具有较好的分散性能,低分子无灰剂B的分散能力相对较差。在研制体系中一定范围内增加无灰分散剂用量,油品对烟炱的分散性能并没有较大程度的提高,在配方中选择适当的无灰剂用量即可。由F-5到F-8的结果可知,清净剂的用量的增加会影响油品的烟炱分散性,其中增加硫化烷基酚钙用量会降低油品的分散性,而增加磺酸钙用量对分散性影响相对不明显;另外,增加ZDDP用量对油品烟炱分散性影响不大,而二苯胺型辅助抗氧剂的加入对油品的烟炱分散性有不利的影响。
3、结论
(1)不同类型的基础油的烟炱分散能力不同,黏度指数高的基础油的烟炱分散性能好于黏度指数低的基础油。基础油族组成中链烷烃是油品分散性能的理想组分。
基础油范文6
[关键词]油 基础油 添加剂 选用原则
中图分类号:TU60 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)37-0070-01
一、油的功能
油在机器的摩擦部位能降低摩擦,防止烧痕及降低磨损,以此来降低机器耗损能量,提高机器运行效率。油的功能可综述如下:
(1)以降低摩擦和磨损,防止烧痕;(2)冷却功能,以散播摩擦产生的热量;(3)密封功能,防止漏气/油;(4)防锈功能,防止设备生锈;(5)洗涤去污功能,从活动的部位上清除炭粒和磨损物
二、油的构成
油一般由基础油和添加剂两部分够成。基础油是油的主要成分,也是油添加剂的“载体”,决定着油的基本性质,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,是油的重要组成部分。
液体油基础油分为矿物油和合成油两种。
矿物油基础油一般选用适合于油性能要求的石油,经分馏、精制、脱蜡等工艺加工而成。依据原油性质的不同或加工方法不同,矿物油基础油可分为石蜡基基础油、中间基基础油和环烷基基础油;按黏度指数不同,分为超高黏度指数基础油、很高黏度指数基础油、高黏度指数基础油、中黏度指数基础油和低黏度指数基础油。
为了满足某些在苛刻条件下工作的部件的要求,人们利用人工合成的方法合成化合物作为油的原料,以合成原料为基础油制成的油统称为合成油。与矿物油相比,合成油具有优良的黏温性能和低温流动性、良好的热氧化安定性、低挥发性,以及其他一些特殊性能,如化学安定性和抗辐射性等。但合成油的成本比矿物油的成本高得多,目前合成油大部分用在矿物油不能满足使用要求的某些特殊场合。
三、油的关键指标
(1)外观(色度)对于基础油来说,油品的颜色往往可以反映其精制程度和稳定性。一般精制程度越高其烃的氧化物和硫化物脱除的越干净,颜色就越浅。粘度越大,油品的颜色也越深。一般直馏产品安定性较好,含胶质少,颜色浅。裂化产品由于含有不饱和烃和非烃类化合物,性质不稳定,在储运和使用过程中易氧化生成胶状物质,颜色变深。但是,不同的原油所生产的基础油,即使精制的条件相同,其透明度和颜色也可能是不同的。所以,不能仅凭颜色的深浅判别基础油的精制深度。对于成品油,由于各添加剂公司采用的技术不同,添加剂产品的颜色深浅不同,颜色作为判断基础油精制程度高低的指标已失去了它原来的意义。因此,大多数的油已无颜色的要求,只要能满足使用要求,颜色深浅都可以。(2)密度:密度是油最简单、最常用的物理性能指标,测量密度可以近似地评定石油产品的质量和化学组成情况。在储运过程中如果密度有明显的变化,可以判断油品里混入了其他的油品。(3)粘度和粘度指数:粘度反应油品的内摩擦力,是表示油品流动性的一种指标。粘度的表示方法有动力粘度、运动粘度、恩氏粘度等。运动粘度的单位是mm2/s,采用低剪切的毛细管粘度计测量。工业油一般是测40℃时的运动粘度,内燃机油和车辆齿轮油测其100℃时的运动粘度。粘度指数表示油品的粘度随温度变化的程度。粘度指数越高,表示油品的粘度受温度的影响越小,其粘温性能越好,反之越差。(4)闪点:是用来表示油品安全性和挥发性的一项指标,在规定试验条件下,试验火焰引起试样蒸气着火,并使火焰蔓延至液体表面的最低温度。因此,用户在选用油时应根据使用温度和油的工作条件进行选择。一般认为,闪点比使用温度高20℃,即可安全使用;(5)凝点和倾点:测定凝点和倾点对于油的输送、存储和低温下的使用都有着重要的意义。主要表现在一、倾点或者凝点可以作为低温时选用油的依据,在低温地区要有足够低的凝点和倾点,否则油品失去了流动性,就不能保证机械的正常启动和运转。二、有些油品牌号是根据凝点来划分的,例如柴油和变压器油,-10号变压器油的凝点就要求不高于-10℃。一般说来,油的凝点应比使用环境的最低温度低5℃~7℃;(6)水分:是指油中含水量的百分数,通常是体积百分数。水会破坏油形成的油膜,使效果变差,锈蚀设备,使油品容易产生沉渣。总之,油中水分越少越好;(7)机械杂质:是指存在于油中不溶于汽油、乙醇和苯等溶剂的沉淀物或胶状悬浮物。通常,油基础油的机械杂质都控制在0.005%以下(0.005%以下被视为“无”) ;(8)泡沫特性:指油品生成泡沫的倾向及泡沫的稳定性。油在实际使用中,由于受到振荡、搅动等作用,使空气进入油中,以至形成气泡,泡沫会使油膜破坏,使摩擦面发生烧结或增加磨损,并促进油氧化变质,还会使系统气阻,影响油循环;(9)腐蚀和锈蚀:油品应该具有抗金属腐蚀和防锈蚀作用,在工业油标准中,这两个项目通常都是必测项目。由于油品的自身氧化或添加剂的作用,常常会造成钢和其他有色金属的腐蚀。
四、选择和使用油时需要考虑的事项
(1)要考虑油应具有适合的粘度;很多油产品以其运动粘度为产品牌号。如冷冻机油、机械油、液压油是以40℃运动粘度来划分。汽缸油则按100℃的运动粘度来划分。
粘度是油的重要质量指标之一,选用正确粘度的油,可以保证发动机稳定可靠的工作。粘度增大,发动机的功率会降低,粘度太大,还会造成启动困难;粘度减小,难以在摩擦面上形成足够厚的油膜,造成机器的磨损。所以选用油时,粘度不能过大也不能过小。
(2)冬季选用油时注意油品的凝点和倾点;油品在冷却过程中,先达到倾点温度,再达到凝点温度,倾点比凝点高。选用时需要注意凝点比环境的最低温度低5~7℃。
(3)内燃机油要严格按出厂说明书规定的用油等级选油,可以选高于要求的质量等级的油品,千万不能选用低于要求的质量等级的油品。
(4)对于中重负荷的机械,防止摩擦面磨损、擦伤和胶合是需要考虑的问题,油选用时,应选用较高油性和极压性的油。
(5)油在使用过程中逐渐老化,黏度、酸值、水分、铁含量逐渐增加,定时分析,达到一定界限就应该更换油。
参考文献
[1] 冯波.浅谈油及其选用规则[J].活力,2012(2).