文/彭斌 劉鴻銘 李燁

近年來，隨著煉化企業(yè)裝置改造升級(jí)工作的推進(jìn)，采用加氫工藝生產(chǎn)軍用柴油成為主流工藝路徑，加氫工藝生產(chǎn)的軍用柴油膠質(zhì)含量、硫含量低，安定性能優(yōu)良，與此同時(shí)軍用柴油潤(rùn)滑性能下滑成為軍隊(duì)油料部門關(guān)注問題。為此駐廠軍代室會(huì)同企業(yè)相關(guān)部門從磨損潤(rùn)滑機(jī)理入手，分析了生產(chǎn)工藝、油品組份對(duì)軍柴潤(rùn)滑性的影響，就如何改善軍用柴油潤(rùn)滑性進(jìn)行料積極探索。

一、軍用柴油機(jī)磨損及潤(rùn)滑機(jī)理

大量研究和資料表明：軍用柴油有效抗磨潤(rùn)滑組分是少許天然極性雜環(huán)化合物，多環(huán)芳烴、含氧雜質(zhì)和含氮雜質(zhì)是有效的抗磨組份。軍用柴油機(jī)油泵磨損形式是高溫條件下因軍用柴油潤(rùn)滑膜破裂而出現(xiàn)的氧化腐蝕、化學(xué)腐蝕、粘著、擦傷，其中氧化腐蝕是最主要的形式。從油泵磨損機(jī)理來看，軍用柴油必須適用于高溫、高負(fù)荷的邊界潤(rùn)滑（吸附潤(rùn)滑），即主要依靠軍用柴油的物理和化學(xué)吸附膜來潤(rùn)滑。當(dāng)前隨著加氫工藝苛刻程度加深，極性雜環(huán)化合物脫除程度提高，摩擦之間不能形成有效的潤(rùn)滑膜是軍用柴油潤(rùn)滑性變差的主要原因。

二、不同生產(chǎn)工藝對(duì)軍柴潤(rùn)滑性的影響

為摸清影響軍用柴油潤(rùn)滑性的基本因素，我們對(duì)不同工藝條件進(jìn)行了比對(duì)，對(duì)各種工藝所產(chǎn)軍用柴油的潤(rùn)滑性進(jìn)行分析，并用質(zhì)譜法分析了烴類組成與軍柴潤(rùn)滑性之間的相關(guān)性。

（一）不同生產(chǎn)工藝條件比較

按照現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，軍柴生產(chǎn)以常減壓直餾二線組份為原料，有電精制、淺度加氫精制、深度加氫精制三種工藝生產(chǎn)-10號(hào)軍用柴油。直餾電精制工藝受實(shí)際膠質(zhì)與硫含量這對(duì)矛盾指標(biāo)限制，對(duì)原油依賴性強(qiáng)，要求原油相應(yīng)組份的實(shí)沸點(diǎn)數(shù)據(jù)與產(chǎn)品盡量接近，含硫不能過高，一般要求在0.4%-0.5%左右，產(chǎn)品膠質(zhì)在6-8mg/L左右，硫含量在0.15%(m/m)左右，質(zhì)量控制難度大。直餾淺度加氫工藝采取氣、液兩相混合反應(yīng)，采用氮?dú)馄峁に?，反?yīng)溫度295℃，反應(yīng)壓力2.5MPa，氫油比550，受原油性質(zhì)影響較小，產(chǎn)品實(shí)際膠質(zhì)可以控制在5.0mg/L以下，硫含量在0.1%(m/m)以下。直餾深度加氫精制工藝采取純液相反應(yīng)，采用雙塔汽提，先用水蒸氣趕走硫化氫，再采用塔底加熱爐熱源趕走輕組份，反應(yīng)溫度315℃，反應(yīng)壓力6MPa，溶氫率0.8%(m/m)，反應(yīng)條件比淺度加氫工藝苛刻，產(chǎn)品實(shí)際膠質(zhì)可以控制在3.0mg/L左右，硫含量在0.03%(m/m)以下。

（二）不同生產(chǎn)工藝條件下軍柴潤(rùn)滑性比較

目前，針對(duì)軍用柴油潤(rùn)滑性評(píng)價(jià)方法尚未形成標(biāo)準(zhǔn)，因此我們等效采用《車用柴油》GB（19147—2016）標(biāo)準(zhǔn)要求，使用HFRR型柴油潤(rùn)滑性測(cè)定儀，對(duì)不同工藝生產(chǎn)、未加抗磨劑的軍用柴油潤(rùn)滑性進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)：直餾電精制工藝生產(chǎn)的軍用柴油磨痕直徑平均值在440um左右（車柴標(biāo)準(zhǔn)為不大于460um），潤(rùn)滑性較好。淺度加氫工藝生產(chǎn)的軍用柴油磨痕直徑平均值在580um左右，潤(rùn)滑性已經(jīng)達(dá)不到要求。深度加氫工藝生產(chǎn)的軍用柴油磨痕直徑平均值在620um以上，潤(rùn)滑性最差。

（三）油品組份與潤(rùn)滑性的相關(guān)性

利用統(tǒng)計(jì)曲線，我們對(duì)14批軍用柴油理化指標(biāo)進(jìn)行潤(rùn)滑性回歸分析發(fā)現(xiàn)：軍柴中氮含量越高，潤(rùn)滑性越好；軍柴的粘度和密度越大，潤(rùn)滑性越好；餾出口溫度越高，潤(rùn)滑性越好。使用質(zhì)譜法(SH／T06O6)對(duì)軍用柴油的組成進(jìn)行測(cè)定時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑性高的柴油，其一、二環(huán)烷烴、烷基苯、總雙環(huán)芳烴含量與燃油潤(rùn)滑性呈正相關(guān)關(guān)系；鏈烷烴與柴油的潤(rùn)滑沒有關(guān)聯(lián)性，而含硫雜質(zhì)不但不抗磨，還會(huì)增大磨損，硫含量的高低僅僅在一定程度上與抗磨性能相關(guān)。

三、改善軍用柴油潤(rùn)滑性的幾點(diǎn)建議

（一）控制生產(chǎn)改善潤(rùn)滑性指標(biāo)

根據(jù)理論分析，在保證其他理化指標(biāo)富余的前提下，通過對(duì)加氫原料、精制深度的控制，確保軍用柴油中雜環(huán)極性分子的含量，可以使其潤(rùn)滑性指標(biāo)能夠控制在一個(gè)比較好的程度。實(shí)際生產(chǎn)中，我們一是要求企業(yè)對(duì)常減壓餾出口進(jìn)行控制，增大抽出率，適當(dāng)將較重組份切分到加氫原料中去，在原料上有篩選。二是在保證硫含量、酸度等指標(biāo)的前提下，適當(dāng)調(diào)整工藝卡片上的條件，加大換熱器工作效率將反應(yīng)爐入口溫度降低20度，調(diào)整反應(yīng)壓力降低至4.4 MPa，此條件下生產(chǎn)的軍柴磨痕直徑平均值下降了80um左右，潤(rùn)滑性有較為明顯的改善。

（二）添加抗磨劑改善潤(rùn)滑性指標(biāo)

在烴類組成不變的情況下，加入抗磨劑（航煤潤(rùn)滑劑T1602）可以使軍用柴油的潤(rùn)滑性發(fā)生明顯變化（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表），并隨著不同階段呈現(xiàn)不同效果。最初每加入15mg/L抗磨劑，磨痕直徑平均下降10um，加入量與磨痕改善呈現(xiàn)線性相關(guān)關(guān)系，當(dāng)磨痕直徑下降至550um時(shí)，再加入同等劑量抗磨劑，磨痕直徑呈指數(shù)下降，待當(dāng)磨痕直徑下降至450um時(shí)，抗磨劑對(duì)磨痕直徑的改善作用又明顯減弱。通過摸索，當(dāng)抗磨劑加入量為200mg/L時(shí)，磨痕直徑可以下降約200um，當(dāng)抗磨劑加入量為250mg/L時(shí)，磨痕直徑可以下降約220um。但是，在生產(chǎn)中由于抗磨劑的加入會(huì)影響軍用柴油的酸度和抗乳化指標(biāo)，因此在加入量上有一個(gè)適度的平衡。

序號(hào)淺度加氫軍用柴油深度加氫軍用柴油直餾軍用柴油加入前潤(rùn)滑性指標(biāo)580 620 440加入量202 250 202 250 202 250加入后潤(rùn)滑性指標(biāo)403 391 453 436 389 350質(zhì)量要求w≯460um

（三）制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范潤(rùn)滑性管理

現(xiàn)行軍柴質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1997年制定頒發(fā)時(shí)，受限于對(duì)潤(rùn)滑性問題的認(rèn)識(shí)，沒有對(duì)潤(rùn)滑性指標(biāo)做出要求。之后相當(dāng)一段時(shí)間里，原油性質(zhì)穩(wěn)定、大多采用直餾工藝生產(chǎn)，軍柴潤(rùn)滑性有保證。近年來隨著原油劣質(zhì)化的趨勢(shì)，采用直餾工藝已經(jīng)無法生產(chǎn)合格軍柴，大多數(shù)廠家采用加氫工藝路徑，潤(rùn)滑性問題在使用環(huán)節(jié)開始顯現(xiàn)出來，然而標(biāo)準(zhǔn)卻未能及時(shí)修訂，石化企業(yè)比照車柴標(biāo)準(zhǔn)采用加注抗磨劑改善軍柴潤(rùn)滑性指標(biāo)的做法也沒有文件依據(jù)，部分企業(yè)軍柴生產(chǎn)陷入停滯，這給當(dāng)前軍柴供應(yīng)保障工作帶來沖擊?；诖?，建議主管部門盡早以文件或標(biāo)準(zhǔn)形式對(duì)潤(rùn)滑性理化指標(biāo)和試驗(yàn)方法進(jìn)行明確，以方便工作開展。