基礎(chǔ)油的性質(zhì)對成品潤滑油的影響

基礎(chǔ)油的性質(zhì)對成品潤滑油的影響

張晨輝

2010.10

潤滑油的組成基礎(chǔ)油、添加劑基礎(chǔ)油的性質(zhì)對潤滑油的性質(zhì)有至關(guān)重要。添加劑的品種和配方平衡組合是形成潤滑油品種的基礎(chǔ)。潤滑劑的組成基礎(chǔ)油主要成分，決定潤滑劑的基本性質(zhì)

如：抗氧、粘溫、低溫、揮發(fā)等性能添加劑

彌補(bǔ)和改善基礎(chǔ)油的不足

如：抗氧、粘溫、高低溫等性能

賦予潤滑劑新的性能

如：潤滑、極壓抗磨、防銹、防腐、清凈分散、抗泡等性能潤滑油的品質(zhì)取決于基礎(chǔ)油、添加劑對于潤滑油原料來說，做為占到80%以上的基礎(chǔ)油決定了油品的高溫性能、剪切性能、粘溫特性、抗氧化能力、蒸發(fā)損失性能以及會造成油泥和積碳、煙怠的有害成份含量。而功能添加劑而主要體現(xiàn)在對油品的改性及提高方面。基礎(chǔ)油的API分類類別粘度指數(shù)飽和烴含量

硫含量I80－120<90％

且/或

≧0.03

％II80－120≧90

％

且

<0.03%III>120≧90

％

且

<0.03%IVPAO（聚a烯烴）V其它基礎(chǔ)油的理想組分：直鏈、帶支鏈飽和烷烴基礎(chǔ)油的非理想組分：

芳香烴和其它非飽和烴硫、氧、氮及其化合物膠質(zhì)、瀝青重金屬元素基礎(chǔ)油的制造過程就是除去非理想組分理想的基礎(chǔ)油性能更高的粘度指數(shù)低揮發(fā)性提高溶解性改進(jìn)化學(xué)特性以提高在發(fā)動機(jī)中的性能優(yōu)良的低溫性能化學(xué)組成與物化特性間的關(guān)系直鏈烷烴支鏈烷烴單環(huán)烷烴多環(huán)烷烴芳烴KV揮發(fā)性VI2001551407050傾點(diǎn)溶解性分子量氧化安定性基礎(chǔ)油的性能與其烴組成的關(guān)系加氫或白土除去差S=抗氧劑N,O為促氧劑好差極性物抽提或加氫出去差一般/差好差芳烴可留下一般一般很好一般環(huán)烷烴理想組份好好好很好異構(gòu)烷烴溶劑或加氫脫蠟除去好好太高很好正構(gòu)烷烴精制過程揮發(fā)度氧化性能傾點(diǎn)粘溫性能性質(zhì)烴類基礎(chǔ)油性能粘度化學(xué)活性表面活性溶解性揮發(fā)性高溫/氧化安定性低溫流動性磨損腐蝕傾向酸性物質(zhì)和油泥生成摩擦損失抗乳化性抗泡性磨損密封材料適應(yīng)性沉積物生成基礎(chǔ)油不同類別的性質(zhì)I類油II類油III類油IV類油加氫工藝聚烯烴API分類粘度級別測定項(xiàng)目100SN100NVHVI4PAO4100°C運(yùn)動粘度(KV)厘坨(cSt)

黏度指數(shù)(VI)95115130123傾點(diǎn)oC-15-18-21-72揮發(fā)度%GCD法371oC184.82<1

NOACK法250oC2314.51211.53.854.04.24.340°C運(yùn)動粘度(KV)厘坨(cSt)20.321.219.516.8潤滑油加工方法溶劑精制飽和烴對IIIE氧化實(shí)驗(yàn)的影響854555657560708090100基礎(chǔ)油飽含烴含量%達(dá)到粘度增長375%的時間小時數(shù)硫含量對IIID氧化實(shí)驗(yàn)的影響粘度增長百分?jǐn)?shù)%小時基礎(chǔ)油飽和烴及硫含量對氧化的影響350234284有抗氧劑5042162無抗氧劑01.912其中堿氮PPM01119總氮含量PPM0.0020.040.14硫含量%908584飽和烴%1049886粘度指數(shù)VIIIII基礎(chǔ)油類別旋轉(zhuǎn)氧彈分不同類別基礎(chǔ)油對抗氧劑的感受性不同飽和烴對1H-2高溫清凈性實(shí)驗(yàn)的影響缺點(diǎn)加權(quán)評分飽和烴含量%(240小時試驗(yàn))飽和烴對1P高溫清凈性實(shí)驗(yàn)的影響Additivesystem揃攠80%20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemeritsCaterpillar1PfromASTMPC-7MatrixAdditivesystem揂攠OxidationStabilitySolvency添加劑系統(tǒng)A80%20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemeritsCaterpillar1PfromASTMPC-7Matrix80%20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemeritsCaterpillar1PfromASTMPC-7Matrix20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemerits20030040050070%90%100%BaseOilSaturates(estimated)WeightedTotalDemeritsCaterpillar1P來自ASTMPC-7MatrixAdditivesystem揂攠Additivesystem揂攠氧化安定性沉積物溶解性添加劑系統(tǒng)A添加劑系統(tǒng)B缺點(diǎn)加權(quán)評分Caterpilar1P數(shù)據(jù)來自PC-7ASTM矩陣實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)油飽和烴含量基礎(chǔ)油對清凈性的影響清凈性是測定發(fā)動機(jī)在活塞上沉積物的多少及狀態(tài)沉積物是基礎(chǔ)油在活塞上有較高溫度的氧化而形成,因此基礎(chǔ)油本身的氧化穩(wěn)定性高就不易生成沉積物.飽和烴含量高沉積物就少,清凈性就好.但另一方面如果沉積物已經(jīng)生成,基礎(chǔ)油對沉積物的溶解性高就會幫助清凈劑易于將沉積物從活塞上洗滌下來.基礎(chǔ)油的飽和烴對沉積物溶解性差因而飽和烴含量太高時清凈性就差.這兩個矛盾的因素使得飽和烴對清凈性的影響如兩圖所見的圓弧曲線,在飽和烴含量為80-90%之間最好.而加氫工藝生產(chǎn)的II,III類油飽和烴含量都在90以上因而清凈性不如I類油.反之在加氫工藝生產(chǎn)的II,III類油中通過了清凈性實(shí)驗(yàn)的添加劑配方用在I類油中清凈性就沒有問題.飽和烴對VE汽油機(jī)低溫油泥分散實(shí)驗(yàn)的影響40506070平均發(fā)動機(jī)漆膜評分平均發(fā)動機(jī)油泥評分5.566.577.580905.566.577.588.5405060708090飽和烴含量%飽和烴含量%飽和烴對T-8柴油機(jī)油煙炱分散實(shí)驗(yàn)的影響1.01.21.41.61.82.060%70%80%90%100%基礎(chǔ)油飽和烴含量RelativeViscosity相對粘度基礎(chǔ)油揮發(fā)度的重要性工業(yè)規(guī)格潤滑油產(chǎn)品要求基礎(chǔ)油要求ILSACGF-2不大于

22%重量不大于

22%重量ILSACGF-3/GF-4不大于15%重量不大于15%重量ACEA.A3/B3/E3;VW503/506不大于13%重量不大于13%重量Porsche寶石捷不大于12%重量不大于12%重量MB229.5奔馳不大于10%重量不大于10%重量各種內(nèi)燃機(jī)油規(guī)格對揮發(fā)度（Noack法）的要求

各種內(nèi)燃機(jī)油規(guī)格對揮發(fā)度（Noack法）的要求越來越嚴(yán),而對成品油的揮發(fā)度要求也就是對基礎(chǔ)油揮發(fā)度的要求。因?yàn)檫@是任何添加劑所無能為力的。不同類型100N的揮發(fā)度

API基礎(chǔ)油分類ⅠⅡⅡ+Ⅲ100℃運(yùn)動黏度

mm2/s4.64.64.54.5黏度指數(shù)96102116126諾瓦克揮發(fā)度%重量21.117.614.711.7GCD模擬蒸餾揮發(fā)50%℃417420.8420.8438.5當(dāng)基礎(chǔ)油的黏度指數(shù)越高,從API的Ⅰ類到Ⅱ類，Ⅱ類+及Ⅲ類，則其揮發(fā)度越來越低,這是因?yàn)橄嗤ざ葧r異構(gòu)烷烴比重最大而黏度指數(shù)越高表示其異構(gòu)烷烴含量增高?；A(chǔ)油的低溫黏度好才能配出低粘度級別油黏度級別對成品油CCS的要求對基礎(chǔ)油CCS的要求SAE5W-XX-30℃不大于-25℃不大于SAEOW-XX-35℃不大于-30℃不大于-25℃不大于

6600厘泊6600厘泊

6200厘泊6200厘泊6200厘泊

2500厘泊約2000厘泊

2500厘泊1500厘泊約1000厘泊低黏度級別對油品及基礎(chǔ)油的（低溫啟動）CCS黏度的要求

由于使用低黏度的5W,0W的油來改善燃料經(jīng)濟(jì)性，而任何黏度指數(shù)改進(jìn)劑及復(fù)合劑都毫無例外的要增加低溫黏度。因此就使得要求基礎(chǔ)油的低溫黏度足夠低才能滿足要求.添加劑是無能為力的.表3.1.1粘度級別分類--SAEJ300美國汽車工程師學(xué)會SAE粘度級別(CCS)低溫(℃)啟動粘度/mPa.s最大值(MRV)低溫(℃)泵送粘度/mPa.s最大值100℃運(yùn)動粘度/(mm2/s)高溫高剪粘度mPa.s最小最小最大0W6200(-35)60000(-40)3.85W6600(-30)60000(-35)3.810W7000(-25)60000(-30)4.115W7000(-20)60000(-25)5.620W9500(-15)60000(-20)5.625W13000(-10)60000(-15)9.3205.69.32.6309.312.52.94012.516.32.9*/3.7**5016.321.93.76021.926.13.7注：我國包含質(zhì)量等級SE、SF、CC、CD，SE、SF不要求高溫高剪切粘度。其余汽機(jī)油*包含0W-40、5W-40、10W-40**包含其余40級別油品基礎(chǔ)油不同類型100N的低溫CCS及泵送性

API基礎(chǔ)油分類IIIIII+IIIIII+100℃運(yùn)動黏度

mm2/s4.54.54.54.54.54.5黏度指數(shù)90100110120130140-25℃CCS厘泊24502050160013001050850-30℃MRV厘泊450037502800220017501400當(dāng)基礎(chǔ)油黏度指數(shù)越高，其低溫性能就越好,才有可能配制低黏度油品

基礎(chǔ)油不同類型150N的各種性質(zhì)API基礎(chǔ)油分類ⅠⅡⅢⅢ+100℃運(yùn)動黏度

mm2/s5.15.15.15.1黏度指數(shù)100106126143傾點(diǎn)℃-15-15-15-15CCS-25℃厘泊3780281015851185揮發(fā)度GCD,50%℃426.0430.8445.0453.0組成

%重量烷烴

芳烴

25.313.5

32.15.3

61.60.3

80.90.0當(dāng)基礎(chǔ)油黏度指數(shù)越高，其烷烴含量越高其低溫性能及揮發(fā)度就越好,采用加氫工藝可以生產(chǎn)過去不曾有的Ⅱ+,III及Ⅲ+的油。可以與PAO抗衡?；A(chǔ)油的低溫性能,揮發(fā)度與組成的關(guān)系A(chǔ)PI基礎(chǔ)油類別ⅠⅡⅡ+ⅢⅢ+GTLPAO100℃運(yùn)動黏度

mm2/s4.044.164.494.183.874.003.8-4.1黏度指數(shù)95103116129141143124傾點(diǎn)℃-12-15-18-21-15-24-65-25℃CCS厘泊172013641461736529550490諾瓦克揮發(fā)度%重量35.527.114.714.816.210.014.0烷烴%重量22.529.836.361.684.8100100基礎(chǔ)油的低溫粘度任何粘度指數(shù)改進(jìn)劑和復(fù)合劑都會增加低溫粘度，因此只有基礎(chǔ)油的低溫粘度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)才能配出合乎需要的油品.這也是任何添加劑無能為力的.基礎(chǔ)油黏度指數(shù)越高，其低溫性能就越好,才有可能配制低黏度油品.采用加氫工藝可以生產(chǎn)過去不曾有的黏度指數(shù)很高的II類,Ⅱ+,III及Ⅲ+的油。其烷烴含量很高其低溫性能及揮發(fā)度很好。可能配制所需的低粘度油品.GTL是從天然氣造氣(水煤氣)經(jīng)過費(fèi)托合成得到烷烴再經(jīng)過加氫異構(gòu)得到GTL潤滑油可與PAO媲美.基礎(chǔ)油揮發(fā)度及低溫CCS要求與粘度及質(zhì)量級別的關(guān)系SJ/GF-2SM/GF-4/SL/GF-35WXX0WXXMB229.