徐江鋒，藍(lán)公平，李少萍，吳彩平

（華東理工大學(xué)石油加工研究所，上海 200237）

基礎(chǔ)油對(duì)船用油分水性能的影響研究

徐江鋒，藍(lán)公平，李少萍，吳彩平

（華東理工大學(xué)石油加工研究所，上海 200237）

不同廠家或同一廠家不同批次生產(chǎn)的基礎(chǔ)油由于加工工藝的不同，會(huì)導(dǎo)致其化學(xué)組成存在很大的差異，從而影響其使用性能。文章按SH/T 0619中的方法對(duì)添加了同一種復(fù)合劑的不同基礎(chǔ)油的分水性能進(jìn)行了測(cè)定，發(fā)現(xiàn)添加了同一種復(fù)合劑的不同基礎(chǔ)油的分水結(jié)果并不相同。為此，從基礎(chǔ)油的物性、餾程和結(jié)構(gòu)組成等方面，分析了造成不同基礎(chǔ)油分水性能差異的因素。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)油中重質(zhì)餾分及S等雜原子是使船用油分水性能變差的主要原因。

船用油;分水性;基礎(chǔ)油

0 引言

船用柴油機(jī)油是高黏度指數(shù)的基礎(chǔ)油添加各種不同功能的添加劑調(diào)配而成。對(duì)于大部分潤(rùn)滑油而言，基礎(chǔ)油含量達(dá)80%以上，因此，基礎(chǔ)油質(zhì)量的高低對(duì)潤(rùn)滑油性能的好壞至關(guān)重要，基礎(chǔ)油在潤(rùn)滑油產(chǎn)品的更新?lián)Q代中起著極其重要的作用，因?yàn)樗峁┝藵?rùn)滑油最基本的潤(rùn)滑、冷卻等性能?；A(chǔ)油加工工藝的不同，使基礎(chǔ)油的化學(xué)組成存在很大差異，因此其性能也會(huì)有很大不同。船用柴油機(jī)油長(zhǎng)期在易于與水接觸的環(huán)境中使用，而潤(rùn)滑油中的添加劑一般由親水基和親油基組成，是天然的乳化劑。水分進(jìn)入潤(rùn)滑油后，由于添加劑的存在，再加上油水經(jīng)一定程度的機(jī)械攪拌，很容易導(dǎo)致潤(rùn)滑油乳化。影響分水性能的因素有很多，目前對(duì)船用油分水性能的研究主要集中在添加劑上［1－4］。本文基于同一種復(fù)合劑對(duì)不同基礎(chǔ)油的分水結(jié)果不同出發(fā)，結(jié)合基礎(chǔ)油的物性、餾程和結(jié)構(gòu)組成，分析造成不同基礎(chǔ)油分水性能差異的影響因素。

1 試驗(yàn)部分

基礎(chǔ)油:表1列出了基礎(chǔ)油的種類，基礎(chǔ)油分別為A1、A2、A3、B、C。其中，基礎(chǔ)油A1、A2、A3是同種基礎(chǔ)油，只是生產(chǎn)日期不同，以上基礎(chǔ)油均由中國(guó)石化上海高橋分公司提供?；A(chǔ)油的基本物性數(shù)據(jù)見表2。

表1 基礎(chǔ)油的種類

表2 基礎(chǔ)油的基本物性數(shù)據(jù)

添加劑:船用發(fā)動(dòng)機(jī)油復(fù)合劑，由中國(guó)石化潤(rùn)滑油研發(fā)（上海）中心提供。

試驗(yàn)主要儀器:大連昆侖儀器有限公司生產(chǎn)的DKL－163型船用油水分離性測(cè)定儀;北京雷勃爾離心機(jī)有限公司生產(chǎn)的LD5－10B型石油分析離心機(jī)。

船用油水分離性測(cè)定方法:按SH/T 0619－1995《船用油水分離性測(cè)定法》，于錐形離心試管中加入98 m L試樣和2 mL蒸餾水，在（18±2）℃，以特定的攪拌器在（3600±100）r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30 s后，將油水混合物在相對(duì)離心力為700的條件下分離2 h，通過觀測(cè)離心分離后的水層、乳化層體積來評(píng)價(jià)油品的水分離能力。

2 結(jié)果及分析

2.1 不同基礎(chǔ)油分水性能的表現(xiàn)

圖1是不同基礎(chǔ)油分水性能的表現(xiàn)，其中，復(fù)合劑的添加量為8.2%。從圖1可以看出，不同基礎(chǔ)油的分水結(jié)果各不相同，基礎(chǔ)油A3的分水結(jié)果相對(duì)最好，而基礎(chǔ)油C的分水結(jié)果最差，其余3種基礎(chǔ)油的分水結(jié)果介于這兩者之間。從表2可以看出，A1、A2、A3和B這4種基礎(chǔ)油的基本物性數(shù)據(jù)差別并不大，而基礎(chǔ)油C的運(yùn)動(dòng)黏度、閃點(diǎn)都要比其他基礎(chǔ)油高。為了探究造成油品分水性不一樣的具體原因，需對(duì)基礎(chǔ)油做進(jìn)一步的分析。

圖1 不同基礎(chǔ)油分水性能的表現(xiàn)

2.2 基礎(chǔ)油的餾程

餾程是石油產(chǎn)品的一個(gè)主要的理化指標(biāo)，用以判定油品輕、重餾分的多少。潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的餾程是350～500℃，基礎(chǔ)油的餾程越窄越好，初餾點(diǎn)愈低，則閃點(diǎn)越低;終餾點(diǎn)愈高，則黏度愈大。采用SHIMADZU公司生產(chǎn)的GC－14氣相色譜儀用模擬蒸餾的方法來測(cè)定基礎(chǔ)油的餾程。

表3列出了5種基礎(chǔ)油的餾程數(shù)據(jù)。從表3可以看出，A1、A2、A3和B這4個(gè)基礎(chǔ)油的餾程相差不大，其中基礎(chǔ)油A2的10%餾出溫度最低，所含輕質(zhì)餾分最多，但是其分水性并不是最好的也不是最差的，所以輕質(zhì)餾分并不是影響分水性能的決定因素;基礎(chǔ)油A3的餾程最窄，且90%餾出溫度最低，所含重質(zhì)餾分最少，并且A3的分水性是最好的，因此，可以推斷重質(zhì)餾分對(duì)油品分水性能有影響?；A(chǔ)油C的10%、90%餾出溫度明顯高于其他4種基礎(chǔ)油，即含重質(zhì)餾分多于其他4種基礎(chǔ)油，輕質(zhì)餾分少于其他4種基礎(chǔ)油，并且C的分水性能是最差的。因此，重質(zhì)餾分是影響分水性能的重要因素，且重質(zhì)餾分越多，分水性能越差。

表3 基礎(chǔ)油的餾程數(shù)據(jù)

2.3 基礎(chǔ)油的族組成

采用RIPP13－90《潤(rùn)滑油化學(xué)族組成試驗(yàn)法》規(guī)定的方法測(cè)定基礎(chǔ)油的化學(xué)族組成。該方法適用于測(cè)定不含添加劑的各種潤(rùn)滑油餾分的化學(xué)族組成。實(shí)驗(yàn)采用硅膠－氧化鋁雙吸附法。根據(jù)液－固吸附色譜原理，按照分離過程中樣品流出物的體積－重量分布曲線，將樣品劃分為飽和烴（烷烴－環(huán)烷烴）－輕芳烴（單環(huán)芳烴）、中芳烴（雙環(huán)芳烴）、重芳烴（三環(huán)及多環(huán)芳烴）及膠質(zhì)（極性物質(zhì)）等5個(gè)組分，作為本方法的分析結(jié)果。

表4列出了5種基礎(chǔ)油的化學(xué)族組成結(jié)果。從表4可以看出，A1、A2、A3和B這4個(gè)基礎(chǔ)油的飽和烴含量相差不大，基礎(chǔ)油A3輕芳烴含量最大，中芳烴、膠質(zhì)含量最小;而重芳烴含量則是基礎(chǔ)油A1最大。基礎(chǔ)油C飽和烴含量明顯小于其他基礎(chǔ)油，輕、中芳烴含量明顯大于其他基礎(chǔ)油，膠質(zhì)和重芳烴的含量也大于其他4種基礎(chǔ)油。

從基礎(chǔ)油族組成可以分析其分水性能的差異。一般情況下，界面活性大小順序?yàn)?飽和烴＜芳烴＜膠質(zhì)［5］。重芳烴及膠質(zhì)組分中的極性物質(zhì)具有較強(qiáng)的界面活性，它們的存在可以降低油品與水的界面張力，使油品容易乳化?；A(chǔ)油A3的膠質(zhì)含量最小，飽和烴和輕芳烴含量最大，分水結(jié)果最好;基礎(chǔ)油C的飽和烴含量最小、膠質(zhì)含量最大，分水結(jié)果則最差。由表4基礎(chǔ)油族組成所得出的結(jié)論佐證了從表3基礎(chǔ)油餾程數(shù)據(jù)所得到的結(jié)論。

表4 基礎(chǔ)油的族組成結(jié)果

2.4 基礎(chǔ)油的元素分析

基礎(chǔ)油中C、H、N含量采用VARIO ELⅢ德國(guó)elementar元素分析儀測(cè)定;基礎(chǔ)油中S含量采用環(huán)球（香港）科技有限公司的ANTEK9000系列硫氮元素分析儀測(cè)定。表5列出了5種基礎(chǔ)油的元素分析結(jié)果。從表5可以看出，A1、A2、A3和B這4種基礎(chǔ)油的C、H元素含量相差不大，但均大于基礎(chǔ)油C;碳?xì)浔取元素含量則是基礎(chǔ)油C遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他4種基礎(chǔ)油。

基礎(chǔ)油中的N、S等雜原子一般存在重芳烴、膠質(zhì)等非理想組分，它們會(huì)使油品分子產(chǎn)生極性，正是這些極性分子的存在大大降低了油品與水的界面張力，使油品更容易乳化，因此也就造成了基礎(chǔ)油C的分水性能最差。

表5 基礎(chǔ)油的元素分析結(jié)果

3 結(jié)論

（1）重質(zhì)餾分是影響分水性能的重要因素，且在基礎(chǔ)油重質(zhì)餾分中的膠質(zhì)的界面活性最大。因此，重質(zhì)餾分中的膠質(zhì)越多，基礎(chǔ)油越容易乳化，從而造成船用柴油機(jī)油的分水性能變差。

（2）重質(zhì)餾分中的S等雜原子會(huì)使油品分子產(chǎn)生極性，從而降低油品與水的界面張力，使油品更容易乳化，分水性也就會(huì)變差。

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Effects of Base Oils on the Water Separation Property of Marine Engine Oil

XU Jiang－feng，LAN Gong－ping，LIShao－ping，WU Cai－ping
（Petroleum Processing Research Center，East China University of Science＆Technology，Shanghai200237，China）

The base oils produced by different com panies or even different batches of the sam e com pany w ill consist of different chem ical com positions due to different processing，w hich w ill affect its perform ance.According to SH/T 0619，the w ater separation properties of different base oils w ith the sam e additive package w ere determ ined.Based on the different w ater separation properties，the physical property，distillation range and structure of five kinds of base oils w ere analyzed.The result show ed that heavy fractions and sulfur are the main reasons for poorw ater separation property.

marine engine oil;w ater separation property;base oil

TE626.3

A

2011－03－29。

徐江鋒（1986－），男，華東理工大學(xué)在讀碩士，專業(yè)為化學(xué)工藝，研究方向?yàn)槭突?，已公開發(fā)表論文1篇。