張向英，喬琦，王儲(chǔ)

(中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300)

0 引言

近年來現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展，潤(rùn)滑脂技術(shù)也得到快速提高，其應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、電子信息業(yè)和軍工及航天工業(yè)[1]。隨著各個(gè)行業(yè)技術(shù)不斷升級(jí)，機(jī)械設(shè)備趨向于高溫、高速及高負(fù)荷方向發(fā)展，因此，對(duì)潤(rùn)滑脂的要求也日益提高，要求潤(rùn)滑脂具有更好的高低溫性能，可以適應(yīng)更廣的溫度范圍；具有更好的極壓抗磨性及膠體安定性能，可以適應(yīng)高速高負(fù)荷的潤(rùn)滑環(huán)境[2-4]；具有更好的氧化安定性，可以延長(zhǎng)使用壽命，降低成本。

潤(rùn)滑脂主要是由稠化劑、基礎(chǔ)油、添加劑三部分組成。一般潤(rùn)滑脂中基礎(chǔ)油含量約為75%～90%，皂化劑含量約為10%～20%，添加劑的含量不超過5%?；A(chǔ)油是潤(rùn)滑脂的主體，是潤(rùn)滑脂的分散介質(zhì)，對(duì)潤(rùn)滑脂的性能影響較大，一般基礎(chǔ)油具有合適的分子結(jié)構(gòu)、餾分及黏度，有良好的黏溫性能、低溫性能、熱安定性、氧化安定性及抗腐蝕性能，并且要具有較高的閃點(diǎn)。一般潤(rùn)滑脂采用中高黏度的礦物油作為基礎(chǔ)油，也有為適應(yīng)苛刻條件的潤(rùn)滑及密封，選用合成型基礎(chǔ)油，如酯類油、聚α-烯烴油、硅油等，合成油的使用性能更好，壽命更長(zhǎng)，但成本較高[5-6]。煉油廠一般利用減壓餾分油和減壓渣油生產(chǎn)潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油。傳統(tǒng)的老三套基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝，工藝流程復(fù)雜，收率低，污染大[7]。隨著潤(rùn)滑脂技術(shù)發(fā)展對(duì)基礎(chǔ)油性能要求的提高、環(huán)境保護(hù)要求的提高以及礦物油高壓加氫工藝技術(shù)的進(jìn)步，高壓加氫工藝生產(chǎn)潤(rùn)滑脂用基礎(chǔ)油得到認(rèn)可。以高壓加氫工藝生產(chǎn)的潤(rùn)滑脂用基礎(chǔ)油為原料生產(chǎn)的潤(rùn)滑脂具有良好的黏溫性能和機(jī)械安定性等特點(diǎn)[8-10]。

本文利用中海油氣(泰州)石化公司現(xiàn)有的一套石蠟基高壓加氫裝置和一套環(huán)烷基高壓加氫裝置，通過工藝調(diào)整，進(jìn)一步將基礎(chǔ)油組成進(jìn)行優(yōu)化，研發(fā)出可以用于高性能潤(rùn)滑脂生產(chǎn)的專用基礎(chǔ)油。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 裝置概況

石蠟基潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油高壓加氫裝置以石蠟基混合原油的減三線和減四線餾分油為原料，以生產(chǎn)APIⅡ+或APIⅢ類潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油為主要目的產(chǎn)品。

環(huán)烷基潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油高壓加氫裝置以綏中36-1原油的減二線、減三線餾分油作為原料, 采用加氫處理-脫蠟/加氫后精制兩段串聯(lián)全加氫工藝，生產(chǎn)變壓器油、橡膠增塑劑等高附加值產(chǎn)品。兩套裝置簡(jiǎn)要流程如圖1所示。

圖1 石蠟基與環(huán)烷基基礎(chǔ)油高壓加氫裝置流程

1.2 脂用基礎(chǔ)油的制備

試驗(yàn)選用環(huán)烷基裝置通過工藝調(diào)整保留基礎(chǔ)油中芳烴含量生產(chǎn)的環(huán)烷基油及石蠟基裝置生產(chǎn)的10 mm2/s基礎(chǔ)油做原料，基礎(chǔ)油性質(zhì)見表1。

表1 基礎(chǔ)油性質(zhì)

表1(續(xù))

將選用基礎(chǔ)油進(jìn)行組成優(yōu)化并測(cè)試其物化指標(biāo)，得到脂用基礎(chǔ)油產(chǎn)品。優(yōu)化方案如表2所示。

表2 脂用基礎(chǔ)油產(chǎn)品性質(zhì)指標(biāo)

1.3 潤(rùn)滑脂的制備

分別以A和B優(yōu)化得到的脂用基礎(chǔ)油C及市場(chǎng)鋰基脂常用APIⅡ類基礎(chǔ)油500N作為制備潤(rùn)滑脂的基礎(chǔ)油，以12-羥基硬脂酸鋰皂為皂化劑, 采用實(shí)驗(yàn)室小反應(yīng)釜制備出2種2#鋰基潤(rùn)滑脂, 并進(jìn)行潤(rùn)滑脂性能的對(duì)比研究[11]。

將基礎(chǔ)油、12 -羥基硬脂酸、硬脂酸、氫氧化鋰、水加入皂化釜升溫反應(yīng)；壓力達(dá)到0.4 MPa，溫度為150～160 ℃時(shí), 開始皂化反應(yīng)1 h。然后加入基礎(chǔ)油適量，快速升溫?cái)嚢璧?10 ℃，進(jìn)行常壓高溫皂化，結(jié)束后將皂化釜中物料轉(zhuǎn)入含有基礎(chǔ)油的成脂釜中，開始急冷攪拌，溫度為150～160 ℃；補(bǔ)加適量基礎(chǔ)油溫度保持在120～130 ℃。結(jié)束后加入添加劑并通過均質(zhì)機(jī)進(jìn)行均化；最后進(jìn)行脫氣得到成品潤(rùn)滑脂[12]。

2 潤(rùn)滑脂性能分析及對(duì)比研究

分別采用基礎(chǔ)油C和500N制做出相似錐入度的潤(rùn)滑脂P1和P2進(jìn)行相應(yīng)的性能分析, 并進(jìn)行對(duì)比研究，如表3所示。

表3 2#鋰基潤(rùn)滑脂成品性能對(duì)比

將表3分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比可以看出：

(1)在潤(rùn)滑脂的制備方案中，相似錐入度條件下，P1所需要的皂化劑為7%，P2為10%，表明本文制備的潤(rùn)滑脂專用基礎(chǔ)油的皂化能力強(qiáng)，在生產(chǎn)過程中可以降低原料成本。

(2)錐入度結(jié)果對(duì)比可以看出P1的錐入度及延長(zhǎng)工作錐入度較P2的小，表明環(huán)烷基高芳烴基礎(chǔ)油與高黏指石蠟基基礎(chǔ)油進(jìn)行調(diào)合優(yōu)化后得到的潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油C對(duì)皂化劑的親和能力強(qiáng)，使得分布在油脂內(nèi)的皂份均勻穩(wěn)定。

(3)滴點(diǎn)來看，潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油C的黏指為63比石蠟基基礎(chǔ)油500N黏指低，因此，P1的滴點(diǎn)較P2的滴點(diǎn)略低。

(4)由于潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油C中的芳烴及環(huán)烷基油與皂化劑有較強(qiáng)的作用力，膠體安定性好，而石蠟基基礎(chǔ)油500N與皂化劑的黏附性差，因此，潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油C制備的潤(rùn)滑脂具有更低的鋼網(wǎng)分油率。

(5)低溫轉(zhuǎn)矩是評(píng)價(jià)潤(rùn)滑脂低溫性能的一個(gè)重要指標(biāo)，反映了潤(rùn)滑脂在低溫下的內(nèi)摩擦阻力的大小。低溫轉(zhuǎn)矩小表明潤(rùn)滑脂低溫性能好。低傾點(diǎn)的潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油C制備的潤(rùn)滑脂在低溫轉(zhuǎn)矩試驗(yàn)中表現(xiàn)出較小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，使軸承低溫下容易啟動(dòng)，并且功率損失較小。

3 結(jié)論

環(huán)烷烴及芳烴與皂化劑溶解性好，皂化能力強(qiáng)，并且與皂份相互黏附，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，而石蠟基基礎(chǔ)油黏指高，黏溫性能好，具有較好的高低溫性能[13-14]。

將通過調(diào)整高壓加氫工藝生產(chǎn)的高芳烴含量環(huán)烷基基礎(chǔ)油與石蠟基高黏指基礎(chǔ)油進(jìn)行構(gòu)成優(yōu)化得到的脂用基礎(chǔ)油C,同時(shí)具有環(huán)烷烴與鏈烴的性質(zhì)，與常規(guī)脂用基礎(chǔ)油相比：皂化能力強(qiáng)，可以降低原料成本；與皂份相溶性好，制備的潤(rùn)滑脂P1機(jī)械安定性好，經(jīng)過萬次剪切后錐入度變化不大[15]；膠體安定性好，表現(xiàn)為較低的分油率，同時(shí)，又保持有良好的高低溫性能,使脂用基礎(chǔ)油C在最終產(chǎn)品質(zhì)量和成本方面都成為十分有利的選擇。