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三類基礎(chǔ)油和四類基礎(chǔ)油性能對比

閱讀:5944發(fā)布時間:2018-12-25

煉油技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)代煉油技術(shù)的發(fā)展推動著潤滑油的進(jìn)步,20世紀(jì)50年代,煉油技術(shù)以溶劑精制(solvent-refining)為主,生產(chǎn)出來的基礎(chǔ)油屬于API-I類。雖然這種方式煉出來的基礎(chǔ)油在今天已經(jīng)處于落后的境地,但是在當(dāng)時屬于技術(shù)上的進(jìn)步。

 

20世紀(jì)7、80年代,加氫技術(shù)開始發(fā)展,預(yù)示著現(xiàn)代煉油技術(shù)的巨大進(jìn)步。加氫處理(hydroprocessing),尤其是是加氫裂化(hydrocracking),制造API-II類油,性質(zhì)上比API-I類油更穩(wěn)定,低溫性能更好。

 

1993年以后,加氫異構(gòu)化煉油技術(shù)(hydroisomerization)取得了長足發(fā)展,使用當(dāng)代加氫異構(gòu)化技術(shù)生產(chǎn)的API-III類油,性能已經(jīng)非常接近PAO(目前常見的合成油之一),但是價格比PAO低的多,而且可以大批量生產(chǎn)。由于性能非常接近,1999年,美國商業(yè)優(yōu)化局(the Better Business Bureau)下的廣告部裁決,API-III類油在市場上可標(biāo)示為合成油。

API-III類油和PAO (類油)性能對比   

API-IV類油為PAO(polyalphaolefins),屬于合成油,長期以來,PAO有著礦物油難以企及的優(yōu)點,比如黏度指數(shù)(VI:viscosityindex)高,低傾點(pour point),氧化安定性(oxidationstability)好。

 

黏度指數(shù)高

意味著溫度變化時,油的黏度穩(wěn)定、變化小。

傾點低

低溫下流動性好,可以在更低溫度下使用、冷啟動保護(hù)。

氧化安定性好

更耐高溫、使用時間更長。

 

而當(dāng)代加氫處理技術(shù)的到來,是煉油技術(shù)的巨大突破,使用加氫異構(gòu)技術(shù)生產(chǎn)的III類油,性能接近PAO,某些方面還超過PAO,包括:添加劑溶解(additive solubility)得更好,潤滑性(lubricity),抗磨能力(antiwear),這些特性都是潤滑的重要方面。而黏度指數(shù)、傾點、氧化安定性則接近PAO,也就是說PAO在這幾個方面比III類油有優(yōu)勢:傾點(Pourpoint),冷啟動性能(Coldcrank property),揮發(fā)度(NOACKVolatility),氧化安定性(OxidationStability),下面我們對這幾項性能分別進(jìn)行對比。

 

傾點

|傾點是潤滑油的一項重要性能指標(biāo),是潤滑油的一項重要低溫指標(biāo)。III類油和PAO比起來,傾點上確實有差距,但是使用降凝劑(pour point depressant)可以顯著減少這種差距。
 

降凝劑可以大大降低傾點,例如,使用API-II類油調(diào)配的汽輪機(jī)油,在純基礎(chǔ)油的狀態(tài)下,API-II類油的傾點是-12°C,使用降凝劑可以把傾點降到-36°C。而使用降凝劑,III類油傾點可以降到-45°C甚至更低。

 

另一個方面,PAO制成潤滑油的過程中,會加入一些添加劑,這些添加劑對PAO的傾點有所影響,總體來說,III類油制成的潤滑油在傾點上接近PAO,同樣可以在嚴(yán)寒條件下使用。

 

冷啟動性能

|冷啟動性能主要考察潤滑油在機(jī)器低溫啟動的條件下,表現(xiàn)出來的黏度特性,使用冷啟動模擬器CCS(ColdCrank Simulator),試驗方法ASTM D5293。實驗中,兩組對照油分別是:黏度均為4 cSt的 PAO、API-III類油。選擇這兩組油作為對比,是因為它們的黏度指數(shù)比較接近。
 

相同的黏度指數(shù)意味著在溫度變化時,這兩組油的黏度應(yīng)該同樣穩(wěn)定。本實驗設(shè)定兩個測試溫度:-25℃和-30℃,實驗對比結(jié)果如下:

從實驗結(jié)果來看,II類油低溫下的粘度性能明顯不如III類油和PAO穩(wěn)定,PAO和III類油較接近,但PAO的低溫粘度性能更穩(wěn)定一些。

揮發(fā)率

使用Noack法測試揮發(fā)率,試驗方法ASTM D5800,實驗結(jié)果現(xiàn)實,III類油的揮發(fā)度和PAO接近,PAO比III類油揮發(fā)率略低,III類油則甩開II類油一大截。

氧化安定性

氧化安定性和高溫穩(wěn)定性是合成油為顯著的優(yōu)勢之一。有良好的氧化安定性和高溫穩(wěn)定性,潤滑油可以使用更長時間。不飽和烴和芳香烴含量高,油的穩(wěn)定性就差,III類油經(jīng)過深度精制,脫掉了大量的雜質(zhì),芳烴含量不到1%,因此高溫氧化安定性得到了提高。PAO的穩(wěn)定性則主要受石蠟的殘留量影響。

 

對比四種液壓油的氧化安定性

 

下面是四種不同類型基礎(chǔ)油調(diào)配的液壓油(同種添加劑類型),黏度為ISO 32,通用氧化測試,試驗方法ASTM D4871,測試溫度170℃。對比四種液壓油的氧化安定性:

圖中的實驗結(jié)果來自于通用氧化實驗Universal Oxidation Test (ASTM D4871),對比了當(dāng)油的酸值(酸值能體現(xiàn)潤滑油的氧化程度)達(dá)到2.0時,潤滑油的使用小時數(shù)。時間越短說明油變質(zhì)越快。

 

潤滑油未來趨勢

未來的潤滑油趨勢:隨著催化加氫技術(shù)的進(jìn)步,未來的精煉方式會提煉出更好的基礎(chǔ)油,雜質(zhì)更少、揮發(fā)率更低、使用時間更長。

 

還有一個趨勢值得關(guān)注,就是使用天然氣制作合成油(GTL:Gas to Fluids)。這類合成油的制取技術(shù)是費托合成(Fischer-Tropsch),這類合成油的黏度指數(shù)高于PAO,具有節(jié)能、長效等諸多優(yōu)點,是未來車用油和工業(yè)油的理想基礎(chǔ)油,目前已經(jīng)有這類合成油上市。

 

其它技術(shù)也在發(fā)展,例如嘗試新型的PAO制取方式,使得傳統(tǒng)PAO的性能得到改善,但是價格因素是PAO合成油不得不面對的現(xiàn)實問題:制取PAO的原料價格依然居高不下,因此有人擔(dān)憂,隨著技術(shù)進(jìn)步,PAO的市場會不會變得“小眾化”。而III類油的技術(shù)發(fā)展導(dǎo)致煉油成本更低,III類油的性能往更高的方向發(fā)展,北美的車用油市場上,大量的合成油開始采用III類油。

 

從技術(shù)的角度上來說,III類油的制取技術(shù)是現(xiàn)代潤滑油技術(shù)的一大進(jìn)步,有了這項技術(shù),潤滑油“性能、平民價格”不再是夢,高性能潤滑油的普及成為了可能。加氫技術(shù)的進(jìn)步和成熟,導(dǎo)致II類油和III類油加速取代I類油,這一點,是設(shè)備使用者的福音!

 


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