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行業動態
超高黏度指數潤滑油基礎油生產工藝研究
瀏覽次數:    2018-01-05

  油品與添加劑石油煉製與化工超高黏度指數潤滑油基礎油生產工藝研究汪軍平,許孝玲,王華,魏軍(中國石油克拉瑪依石化公司煉化研究院,新疆克拉瑪依834000)脫蠟工藝組合,研製超高黏度指數潤滑油基礎油。結果表明,采用該組合工藝可以生產出符合UHVI150, UHVIS150,UHVIW150指標的潤滑油基礎油,產品黏度指數達146以上。

  潤滑油是廣泛應用於汽車、機械、治金等行業的石化產品。隨著國內汽車工業的快速發展,以及環保和節能要求的加強,對高檔潤滑油的需求日趨旺盛。潤滑油的主要成分是基礎油,含量通常為70%90%,是潤滑油使用性能的決定因素,因此,對潤滑油質量要求的提高必然導致對基礎油質量要求的提高。基礎油中正構烷烴的黏度指數高,但低溫流動性差,是基礎油的非理想組分;帶有支鏈的直鏈烷烴則具有較好的低溫流動性和與正構烷烴相近的黏度和黏度指數,是基礎油中的理想組分。隨著加氫異構催化技術的快速發展,高凝點直鏈正構烴異構轉化生成低凝點、高黏度指數的異構烴成為現實3,可以生產很高黏度指數(VI>120)和超高黏度指數(VI> 1類基礎油,該類基礎油是GF-2,GF-3,CF-4等新一代高檔發動機油不可缺少的原料。

  目前超高黏度指數潤滑油基礎油在我國尚屬空白,開發該類基礎油將會提高我國潤滑油的質量水平,尤其對增強中國潤滑油基礎油的市場影響力和競爭力具有重要的意義。本課題以含油蠟膏為原料,采用以異構脫蠟催化劑為核心的全加氫工藝和酮苯脫蠟工藝研製超高黏度指數潤滑油基礎油。

  1實驗1.1原料含油蠟膏取自中國石油克拉瑪依石化公司酮苯脫蠟裝置,性質見表1.表1含油蠟膏的性質項目數據密度(0黏度(mm2黏度指數組成(w),飽和烴芳烴極性化合物1)由於蠟膏40C運動黏度無法直接測得,在此由80 C和100C黏度計算得到。

  12加氫催化劑加氫催化劑采用工業潤滑油加氫裝置所用催化劑,性質見表2.表2催化劑的性質項目加氫處理劑異構降凝劑後精製劑形狀三葉草圓柱三葉草比表麵積/(m2顆粒直徑/mm活性組分裝填密度/(g.mL-1)壓碎強度/(Ncm-1)3加氫試驗加氫試驗在2套200mL固定床加氫試驗裝置上進行,流程示意見。第一套裝置裝填加氫處理催化劑,第二套裝置裝填異構降凝催化劑和補充精製催化劑。在第一套加氫裝置上,進行加氫處理反應並收集加氫處理生成油,考察反應溫度對產品硫、氮含量的影響。含油蠟膏的飽和烴含量高,黏溫性能好,加氫處理的主要目的是脫除硫、氮雜質,以滿足異構降凝催化劑進料要求。加氫處理生成油經過氮氣汽提後作為二套加氫試驗裝置的原料,進行降凝和後精製,收集生成油,再通過分餾得到重質潤滑油基礎油。對重質潤滑油基礎油的性質進行分析,考察降凝反應溫度對產物分布的影響。本次試驗考察溫度對加氫處理及異構降凝過程的影響,其它操作條件工業生產條件,後精製條件保持不變。氫氣為電解製氫裝置生產的電解氫,氫純度達99.99%. 1一第一反應器;2―第二反應器;3―質量流量計;4一過濾器;5―原料罐;6―原料泵;7―液控閥;8―高壓分離器;9一氣液分離罐;10―壓控閥;11一流量計;12―產品罐4酮苯脫蠟試驗為考察不同脫蠟深度對超高黏度指數潤滑油基礎油性質和收率的影響,以加氫產物分餾得到的重質潤滑油為原料,進行酮苯脫蠟試驗。酮苯溶劑為甲乙酮與甲苯的混合物,均為分析純,二者的質量比為65 2結果與討論21研製指標中國石油化工集團公司於1995年頒布潤滑油基礎油分類標準Q/SHR001―1995,具體指標見表3.表3超高黏度指數潤滑油基礎油指標項目運動黏度/(mm2報告黏度指數外觀透明色度/號15閃點(開口/C傾點/C苯胺點報告密度(0C)報告蒸發損失(Noack法,報告17抗乳化度(4C,氧化安定性(旋轉氧彈,2加氫處理試驗黏度指數是潤滑基礎油性能優劣的重要標誌之,是其化學組成的函數。它大致反映基礎油的烴類組成(族組成或結構組成)。一般來說,黏度指數與基礎油中的飽和烴含量呈正相關關係。蠟膏的飽和烴質量分數為96. 51%,自身的黏溫性能較好,蠟膏加氫處理過程是將蠟中所含硫、氮等雜原子除去,同時除去膠質、重芳烴等易生焦組分,使其滿足異構降凝與後精製工藝的進料要求。表4為加氫處理操作條件及生成油性質。

  表4加氫處理操作條件及生成油性質項目試驗編號1號2號3號操作條件反應溫度/C基準一5基準基準+5氫分壓/MPa空速基準氫油體積比生成油性質從表4可以看出,隨著反應溫度升高,硫含量變化不大,氮含量降低。異構降凝催化劑對原料油中硫、氮含量的要求為質量分數小於5g/g,除1號樣品的氮含量不滿足催化劑進料要求外,另外兩個都滿足要求,為避免加氫處理生成油過度裂化,選擇2號樣品作為後續異構降凝的原料。

  Z3異構降凝與後精製試驗異構降凝與後精製工藝試驗在200mL固定床加氫試驗裝置上進行,在第個反應器中裝填異構降凝催化劑,第二反應器裝填後精製催化劑。

  加氫異構降凝是由含油蠟膏生產超高黏度指數潤滑油基礎油工藝技術的核心,加氫異構催化劑和工藝操作條件對產品質量和收率有較大的影響。提高異構反應苛刻度可降低產品傾點,但也會提高裂化反應速率和降低目標產物選擇性,從而損失潤滑油的收率和降低潤滑油的黏度指數。因此,異構反應在整個生產工藝中非常重要。後精製過程主要對異構降凝反應產物中存在的少量不飽和烴加氫飽和,提高產品的光熱安定性,對產品的關鍵指標和產物分布影響較小。因此,本試驗僅考察溫度對異構降凝過程的影響,後精製條件不變,重點考察異構反應溫度對產品傾點、黏溫性能及潤滑油產物收率的影響。異構降凝操作條件、產物分布及重質潤滑油的性質見表5.表5異構降凝操作條件、產物分布及重質潤滑油性質項目試驗編號21號22號23號24號25號操作條件反應溫度C基準一10基準一5基準基準+5基準+10空速基準氫油體積比產物分布(W),輕質潤滑油中質潤滑油重質潤滑油潤滑油總收率,重質潤滑油性質黏度指數傾點C從表5可知:隨異構反應溫度的升高,重質潤滑油的40C運動黏度逐漸增大,傾點和黏度指數逐漸降低,密度逐漸增加;輕質潤滑油收率先增加後略微減少,中質潤滑油收率先增加後減少,重質潤滑油收率逐漸降低,潤滑油總收率降低;當異構反應溫度增加20C時,重質潤滑油收率下降61.22百分點,潤滑油總收率下降53.14百分點,表明異構降凝催化劑的產物選擇性對溫度變化較敏感,反應溫度每升高1C,重質潤滑油收率和潤滑油總收率分別下降3. 06百分點和2.66百分點,在前10C升溫過程中,反應溫度每升高1C,重質潤滑油收率和潤滑油總收率分別下降3.22百分點和1. 82百分點,在後10C升溫過程中,反應溫度每升高1C,重質潤滑油收率和潤滑油總收率分別下降2.90百分點和3.47百分點,表明前期提溫對重質潤滑油收率影響更明顯,後期提溫對潤滑油總收率影響更明顯。

  對比22號與23號兩個試驗的結果可知,異構降凝反應溫度增加5C,輕質潤滑油收率從5.28%升至13.30%,中質潤滑油收率變化不大,重質潤滑油收率從71. 90%降至4750%,降幅達2440百分點,表明在此反應溫度區間提高溫度時,該異構催化劑的裂化活性增加迅速,產物選擇性明顯下降。此後繼續提高異構反應溫度,重質潤滑油收率進步降低,但降幅有所減小。

  21號、22號試驗中,重質潤滑油傾點都在0C以上,不滿足指標要求;23號試驗的重質潤滑油黏度指數為142,40C運動黏度為31.10mm2/s,符合UVHV150指標要求,但傾點隻有0C,低溫性能不能滿足指標要求,再進一步提高異構降凝反應溫度,黏度指數小於140,無法滿足超高黏度潤滑油指標要求;4號試驗的重質潤滑油黏度指數為120,40C運動黏度為38. 57mm2/s,傾點為一15C,該產品可以滿足VHVI200指標要求,重質潤滑油收率為31.50%;25號試驗重質潤滑油黏度指數為109,40 C運動黏度為41.傾點為一30C,該產品可以滿足HVI200指標要求,重質潤滑油收率為18.50%.從收率來看,蠟膏全氫法直接生產潤滑油基礎油的經濟效益較差。

  4酮苯脫蠟對產品性質的影響從異構降凝試驗產物收率變化趨勢來看:從21號到22號試驗,反應溫度增加5°C,重質潤滑油收率從79.72%降至71.90%,潤滑油總收率從93.48%降至90.18%,降幅較小;但從22號到23號試驗,反應溫度增加5C,重質潤滑油收率從71.90%降至47 50%,潤滑油總收率從90. 18%降至75.00%,降幅較大。綜合考慮含油蠟膏轉化率及目標產物性質和收率,選擇22號樣品為酮苯脫蠟試驗原料。

  在以上試驗的基礎上,將22號產物分餾切割出重質潤滑油,再對得到的重質潤滑油進行酮苯脫蠟,考察脫蠟深度對基礎油性質的影響,結果見表6,其中從31號試驗到34號試驗的脫蠟苛刻度依次增加。

  表6苯脫蠟油的性質項目31號32號33號34號收率1;),組成(w),飽和烴芳烴極性化合物外觀清亮透明色度/號黏度指數閃點(開口/C折射率(20C)傾點/C氧化安定性(旋轉氧彈,1)以含油蠟膏為基準。

  從表6可以看出,隨著脫蠟苛刻度加大,重質潤滑油的傾點降點,黏度逐漸增大,蒸發損失不變,飽和烴含量始終為100%,黏度指數從159降至146,閃點變化不大,且均達到260C以上,脫蠟油收率降低。

  蠟油可以滿足UHVI150指標要求,34號脫蠟油可以滿足UHVIW150、UHVIS150指標要求;重質潤滑油脫蠟油的閃點比指標高60C左右,40C運動黏度也接近指標上限,表明異構降凝後精製產物分餾切割方案可滿足生產超高黏度指數潤滑油基礎油的要求,但本次試驗的重質潤滑油與中質潤滑油的分割點偏高,還可適當降低分餾切割點,進一步提高重質潤滑油收率。

  3結論以含油蠟膏為原料,采用異構脫蠟為核心的全加氫工藝,可以生產出符合VHVI200指標要求的潤滑油基礎油,收率為31.以含油蠟膏為原料,通過以異構脫蠟為核心的全加氫工藝與酮苯脫蠟工藝組合,可以生產出符合UHVI150,UHVIW150,UHVIS150指標要求的潤滑油基礎油,收率在53.00%60.30%之間。)從超高黏度指數潤滑油基礎油性質分析來看,組合工藝還可進步優化,以提高重質潤滑油基礎油收率,提高組合工藝的經濟性。

冬季來了,愛車保養怎麽辦?
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  近期受西伯利亞冷空氣影響,我國北方大麵積地區氣溫驟降,多地即將迎來入冬後第一場雪,天冷人添衣,那麽,氣溫驟降對車輛有什麽影響?在冬季寒冷惡劣的天氣下該如何保養您的愛車?專家認為,保養車輛關鍵在發動機,而發動機的保養維護有賴於對汽車潤滑油的正確選擇。

  從中國公安部交管局獲悉,截至目前,中國機動車駕駛人數量突破3億人,其中汽車駕駛人2.44億人,中國駕駛人數量位居世界第一,汽車保養成為人們日常關注的熱點。據汽車後市場服務專家、德國歐獅頓(中國)有限公司產品研發部張昆侖部長介紹,入冬後,氣溫驟然下降,汽車各部件受氣溫影響經常在極端殘酷的環境中運行,所以冬季汽車保養非常重要。其中對發動機部件的保養尤為重要。而在發動機保養方麵,潤滑油的選擇最為關鍵。

  首先,冬季低溫宜選用用低粘度油,高溫季節反之。選用潤滑油時要從規格和粘度兩方麵考慮,規格決定質量,粘度決定使用環境。而這也就點出了秋冬換季換油的關鍵所在。通常情況,長期在高溫條件下,應該選高黏度潤滑油,而常處低溫條件,應該選低黏度低的潤滑油。相應地,在我國,夏季要用粘度較高的潤滑油,而冬季氣溫低,則選擇粘度較低的潤滑油產品,以便汽車發動時潤滑油快速流動到發動機相應部位,以更好地起到潤滑油作用。

  其次,單級油多級油有區別,按粘度分類的潤滑油有單級油和多級油之分,隻能滿足低溫或高溫一種粘度級別的潤滑油就是單級油。如果您的汽車在入夏的時候換的是單級油,那麽到冬天必須更換冬季用潤滑油,或者直接換成多級油。因為,多級油既能滿足低溫時的粘度級要求,又能滿足高溫時粘度級要求。所以如果車輛使用的是多級油,那麽就隻需要按照規定換油裏程數更換就可以了。

  一般來說,潤滑油級別不同,質量等級也有所不同。質量等級高的潤滑產品有助於減少磨損,延長發動機壽命。高級別的潤滑油可以替代低級別的產品。如果車輛使用說明書規定要求使用CD級油,那麽CE、CF-4、CH-4級柴油機油都可以滿足車輛的要求。汽油機油也一樣,如全球頂級發動機潤滑油HERMES汽車潤滑油SM係列(全合成),是100%全合成潤滑油,采用多重MBM抗磨損專用技術製造,具有出色的高低溫性能表現,即使在長時間運行過程中,亦能提供出色的保護, 保持發動機平穩而寧靜運行,並在節省燃油消耗方麵有卓越表現,成為眾多汽車及整機製造商推薦和首要選擇。

  據汽修專家介紹,在更換潤滑油時,潤滑油濾芯一般需要更換,這樣才能讓新更換的潤滑油發揮更好的功效。在添加機油時並非越多越好,在更換潤滑油前,一般先需要將車輛停放在平地上,這樣才可以確保潤滑油充分流出而不會殘存於油箱一角。在放潤滑油前,可讓發動機預熱三到五分鍾,以加強潤滑油的流動性。冬季時預熱的時間更需要加長。如果潤滑油過多,反而會給車輛造成不良影響。通常情況下,添加潤滑油的量略低於機油尺最高刻度即可。

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