馬書杰　劉　英

摘要：主要介紹了國內(nèi)外潤滑油基礎(chǔ)油測定碳型組成的幾種分析方法，就這幾種分析方法在適用范圍、原理、優(yōu)缺點等各方面進行了對比。選用性質(zhì)不同的潤滑油基礎(chǔ)油和餾分油采用這幾種分析方法進行碳型組成測定，對不同方法的結(jié)果進行了對比分析，結(jié)果表明紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測結(jié)果相差較大。

關(guān)鍵詞：潤滑油；碳型組成；分析方法

中圖分類號：TE626.3 文獻標識碼：A

The Comparison of Several Test Methods for Carbon Type Composition of Lubricating Base Oils

MA Shu-jie, LIU Ying

(PetroChina Karamay Lubricating Oil Research Institute, Karamay 834003, China)

Abstract:Some analytical test methods for carbon type composition of lubricating base oils at home and abroad are introduced and compared in application scope, principle, merits and disadvantages. Carbon type composition for some lubricating base oils and distillate oils were determined by using these test methods. The comparison and analysis results showed that the result from infrared spectrometry method is much difference to that of n-d-ν and n-d-M methods.

Key words:lubricating oil; carbon type composition; analytical method

0 前言

潤滑油質(zhì)量的優(yōu)劣很大程度與基礎(chǔ)油的化學組成有關(guān)，研究基礎(chǔ)油的化學組成是控制基礎(chǔ)油質(zhì)量和開發(fā)潤滑油產(chǎn)品最基礎(chǔ)的工作。目前分析基礎(chǔ)油化學組成的方法主要有經(jīng)典柱色譜分析法、高效液相色譜法、薄層色譜法、紅外光譜法和質(zhì)譜法等，但以上這些方法存在著分析周期長、成本高等缺點，碳型組成分析則是目前研究基礎(chǔ)油化學組成最簡單、最快速的方法，在國內(nèi)外石化行業(yè)得到普遍應(yīng)用，該方法也是除粘度指數(shù)外劃分潤滑油基礎(chǔ)油基屬（石蠟基、中間基和環(huán)烷基）的另一方法。

1 國內(nèi)外碳型組成分析方法

碳型組成（又稱為結(jié)構(gòu)族組成）是將組成復雜的基礎(chǔ)油看成是由芳香基、環(huán)烷基和烷基的結(jié)構(gòu)單元組成的復雜分子混合物，其中CA值是指芳香環(huán)上的碳原子占整個分子總碳原子數(shù)的百分數(shù)，CN值是指環(huán)烷環(huán)上的碳原子占整個分子總碳原子數(shù)的百分數(shù)，CP值是指烷基側(cè)鏈上的碳原子占分子總碳原子數(shù)的百分數(shù)。CA值高說明基礎(chǔ)油中芳烴含量高，CN值高說明基礎(chǔ)油中環(huán)烷烴含量高，CP值高說明基礎(chǔ)油中石蠟烴含量高，依據(jù)CA值、CN值、CP值的高低能夠判斷潤滑油基礎(chǔ)油的基屬。

目前國外測定潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成的分析方法有ASTM D2140、ASTM D3238、IEC 60590和Brandes法，國內(nèi)測定碳型組成的分析方法有SH/T 0725（修改采用ASTM D2140）、SH/T 0729（修改采用ASTM D3238）、GB 7603（修改采用IEC 60590）和DL/T 929，其中ASTM D2140（SH/T 0725）方法是通過測定基礎(chǔ)油的密度、粘度和折射率來計算CA值、CN值和CP值；ASTM D3238（SH/T 0729）方法是通過測定基礎(chǔ)油的密度、粘度和平均分子量來計算CA值、CN值、CP值和RA（分子中芳香環(huán)數(shù)）、RN（分子中環(huán)烷環(huán)數(shù)），Brandes法則是德國科學家Brandes采用紅外光譜，將1610 cm-1處和720 cm-1處的吸收與n-d-M 法進行關(guān)聯(lián)分別計算CA值和CP值，差值法計算CN值。IEC 60590（GB 7603）方法只采用Brandes法中計算CA值部分。DL/T 929方法與Brandes法相似，只是關(guān)聯(lián)系數(shù)稍有差別。碳型組成分析各種方法的適用范圍、原理等見表1。

2 不同碳型組成分析方法結(jié)果對比

本研究選用不同粘度等級、不同原油基屬、不同芳烴含量和不同加工工藝的潤滑油基礎(chǔ)油或餾分油31個，采用不同的分析方法分析碳型組成。

2.1 研究所用儀器設(shè)備

粘度：美國Cannon公司CAV2200全自動運動粘度測定儀；

折光：瑞士Mettler公司RE40自動折光測定儀；

密度：瑞士Mettler公司DE40自動密度測定儀；

紅外光譜：美國Nicolet公司AVATAR370傅立葉變換紅外光譜儀。

2.2 潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成不同分析方法對比

低粘度潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成不同分析方法對比數(shù)據(jù)見表2。

中粘度潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成不同分析方法對比數(shù)據(jù)見表3。

高粘度潤滑油基礎(chǔ)油和150BS光亮油碳型組成不同分析方法對比數(shù)據(jù)見表4。

潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成中CA值不同分析方法數(shù)據(jù)對比見圖1。

潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成中CN值不同分析方法數(shù)據(jù)對比見圖2。

潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成中CP值不同分析方法數(shù)據(jù)對比見圖3。

通過本次試驗數(shù)據(jù)分析表明：

（1） 碳型組成數(shù)據(jù)中的CA值，其一般規(guī)律為：紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測結(jié)果大，在紅外光譜法中，Brandes法要大于DL/T 929紅外光譜法；n-d-ν法和n-d-M法所測結(jié)果差別較小，規(guī)律性不強，對高壓加氫深度精制的基礎(chǔ)油，CA值可能超出范圍或VGC超出范圍。

（2） 碳型組成數(shù)據(jù)中的CN值，其一般規(guī)律為：紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測結(jié)果大，在紅外光譜法中，Brandes法要大于DL/T 929紅外光譜法；n-d-ν法和n-d-M法所測數(shù)據(jù)結(jié)果較小，規(guī)律性不強。

（3） 碳型組成數(shù)據(jù)中的CP值，其一般規(guī)律為：紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測結(jié)果小，在紅外光譜法中，Brandes法要小于DL/T 929紅外光譜法；n-d-ν法和n-d-M法所測數(shù)據(jù)結(jié)果較小，規(guī)律性不強。

3 結(jié)論

（1）在四種潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成分析方法中，紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測結(jié)果相差較大，且與n-d-ν法和n-d-M法比較，紅外光譜法測定潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成具有快速、簡便、穩(wěn)定性好的特點。

（2）在紅外光譜法中，Brandes法和DL/T 929紅外光譜法僅關(guān)聯(lián)系數(shù)稍有差別，兩種方法所測結(jié)果具有規(guī)律性。

（3）n-d-ν法和n-d-M法所測結(jié)果相差較小，無規(guī)律性且不適合高壓加氫深度精制的基礎(chǔ)油。

（4） 在實驗室條件具備情況下建議使用Brandes法測定潤滑油基礎(chǔ)油的碳型組成，在實驗室條件不具備的情況下建議使用ASTM D2140（SH 0725）測定潤滑油基礎(chǔ)油的碳型組成。

參考文獻：

［1］ 中國石油化工股份有限公司科技開發(fā)部.石油和石油產(chǎn)品試驗方法行業(yè)標準匯編（下）［M］.北京：中國石化出版社，2005.

［2］ 電力行業(yè)電廠化學標準化技術(shù)委員會.電力用油、氣質(zhì)量、試驗方法及監(jiān)督管理標準匯編［M］.北京：中國電力出版社，2001.

［3］ Von G, Brandes G. Dir Strukturgruppenanalyse mit Hilfe der Ultraeotspektroskopie［J］. BrennstoffChemie，1956,37:263-267.

收稿日期:2008-12-04。

作者簡介：馬書杰（1963-），男，高級工程師，1986年畢業(yè)于華東石油學院煉制系石油加工工程專業(yè)，現(xiàn)從事潤滑油新產(chǎn)品開發(fā)和科研管理工作，已公開發(fā)表論文25篇。