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潤滑油基礎(chǔ)油分類簡介

發(fā)布時(shí)間：2021-09-30 10:41:50  閱讀：次
      國外各大石油公司過去曾經(jīng)根據(jù)原油的性質(zhì)和加工工藝把基礎(chǔ)油分為石蠟基基礎(chǔ)油、中間基基礎(chǔ)油、環(huán)烷基基礎(chǔ)油等。20世紀(jì)80年代以來，以發(fā)動機(jī)油的發(fā)展為先導(dǎo)，潤滑油趨向低黏度、多級化、通用化，對基礎(chǔ)油的黏度指數(shù)提出了更高的要求，原來的基礎(chǔ)油分類方法已不能適應(yīng)這一變化趨勢。因此，國外各大石油公司目前一般根據(jù)黏度指數(shù)的大小分類，但一直以來沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。API于1993年將基礎(chǔ)油分為五類（API-1509），并將其并如EOLCS（API發(fā)動機(jī)油發(fā)照認(rèn)證系統(tǒng)）中，其分類方法見表-1。
表-1  API-1509基礎(chǔ)油分類標(biāo)準(zhǔn)
試驗(yàn)方法 ASTM D2007 ASTM D2270 ASTM D2622/D4294/D4927/D3120
類別 飽和烴含量/% 黏度指數(shù)VI 硫含量/%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))
I類 <90% 80~<120 >0.3
II類 >90% 80~<120 <0.3
III類 >90% >120 <0.3
IV類 聚α-烯烴(PAO)
V類 所有非I、II、III或IV類基礎(chǔ)油
       I類基礎(chǔ)油通常是由傳統(tǒng)的“老三套”工藝生產(chǎn)制得，從生產(chǎn)工藝來看，I類基礎(chǔ)油的生產(chǎn)過程基本以物理過程為主，不改變烴類結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)的基礎(chǔ)油質(zhì)量取決于原料中理想組分的含量和性質(zhì)。因此，該類基礎(chǔ)油在性能上受到限制。
       II類基礎(chǔ)油是通過組合工藝（溶劑工藝和加氫工藝結(jié)合）制得，工藝主要以化學(xué)過程為主，不受原料限制，可以改變原來的烴類結(jié)構(gòu)。因而II類基礎(chǔ)油雜質(zhì)少（芳烴含量小于10％），飽和烴含量高，熱安定性和抗氧性好，低溫和煙炱分散性能均優(yōu)于I類基礎(chǔ)油。
       III類基礎(chǔ)油是用全加氫工藝制得，與II類基礎(chǔ)油相比，屬高黏度指數(shù)的加氫基礎(chǔ)油，又稱作非常規(guī)基礎(chǔ)油（UCBO）。III類基礎(chǔ)油在性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過I類基礎(chǔ)油和II類基礎(chǔ)油，尤其是具有很高的黏度指數(shù)和很低的揮發(fā)性。某些III類油的性能可與聚α-烯烴（PAO）相媲美，其價(jià)格卻比合成油便宜得多。
       IV類基礎(chǔ)油指的是聚α-烯烴（PAO）合成油。常用的生產(chǎn)方法有石蠟分解法和乙烯聚合法。PAO依聚合度不同可分為低聚合度、中聚合度、高聚合度，分別用來調(diào)制不同的油品。這類基礎(chǔ)油與礦物油相比，無S、P和金屬，由于不含蠟，所以傾點(diǎn)極低，通常在-40℃以下，黏度指數(shù)一般超過140。但PAO邊界潤滑性差。另外，由于它本身的極性小，對溶解極性添加劑的能力差，且對橡膠密封有一定的收縮性，但這些問題都可通過添加一定量的酯類得以克服。
       除I～I(xiàn)V類基礎(chǔ)油之外的其他合成油（合成烴類、酯類、硅油等）、植物油、再生基礎(chǔ)油等統(tǒng)稱V類基礎(chǔ)油。
       21世紀(jì)對潤滑油基礎(chǔ)油的技術(shù)要求主要有：熱氧化安定性好、低揮發(fā)性、高黏度指數(shù)、低硫/無硫、低黏度、環(huán)境友好。傳統(tǒng)的“老三套”工藝生產(chǎn)的I類潤滑油基礎(chǔ)油已不能滿足未來潤滑油的這種要求，加氫法生產(chǎn)的II或III類基礎(chǔ)油將成為市場主流。
      我國潤滑油基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn)建立于1983年，為適應(yīng)調(diào)制高檔潤滑油的需要，1995年對原標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，執(zhí)行潤滑油基礎(chǔ)油分類方法和規(guī)格標(biāo)QSHR 001-95，詳見表-2。這種分類方法與國際上的分類有著本質(zhì)上的區(qū)別。
表-2 我國基礎(chǔ)油的分類
類別
黏度指數(shù)VI		 超高
黏度指數(shù)
VI≥140		 很高
黏度指數(shù)
120≤VI<140		 高
黏度指數(shù)
90≤VI<120		 中
黏度指數(shù)
40≤VI<90		 低
黏度指數(shù)
VI<40
通用基礎(chǔ)油 UHVI VHVI HVI MVI LVI
專用基礎(chǔ)油 低凝 UHVI W VHVI W HVI W MVI W －
深度精制 UHVI S VHVI S HVI S MVI S －
       該標(biāo)準(zhǔn)按黏度指數(shù)把基礎(chǔ)油分為低黏度指數(shù)（LVI）、中黏度指數(shù)（MVI）、高黏度指數(shù)（HVI）、很高黏度指數(shù)（VHVI）、超高黏度指數(shù)（UHVI）基礎(chǔ)油5檔。按使用范圍，把基礎(chǔ)油分為通用基礎(chǔ)油和專用基礎(chǔ)油。專用基礎(chǔ)油又分為適用于多級發(fā)動機(jī)油、低溫液壓油和液力傳動液等產(chǎn)品的低凝基礎(chǔ)油（代號后加W）和適用于汽輪機(jī)油、極壓工業(yè)齒輪油等產(chǎn)品的深度精制基礎(chǔ)油（代號后加S）。其中HVI油和VI>80的MVI油都屬于國際分類的I類基礎(chǔ)油；而VI<80的MVI基礎(chǔ)油和LVI基礎(chǔ)油根本不入類；VHVI、UHVI按國際分類為II類和III類基礎(chǔ)油，但在硫含量和飽和烴方面都沒有明確的規(guī)定。
      礦物基礎(chǔ)油是由石油的高沸點(diǎn)、高相對分子質(zhì)量烴類和非烴類的混合物經(jīng)一系列加工而得，主要由烷烴、環(huán)烷烴、芳烴、環(huán)烷芳烴，以及含氧、含氮、含硫有機(jī)化合物和膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等非烴化合物組成，幾乎沒有烯烴。對餾分潤滑油料而言，其烴類碳數(shù)分布約為C20～C40；沸點(diǎn)范圍約為350～535℃；相對分子質(zhì)量在250～1000或個(gè)別更高。
      烴類是構(gòu)成潤滑油的主要成分，烴結(jié)構(gòu)對潤滑油的黏度、黏溫性質(zhì)、凝點(diǎn)等性能均有顯著影響。
（1）對黏度影響
      礦物基礎(chǔ)油以烴類為主，烴類的黏度與其分子結(jié)構(gòu)、分子大小、環(huán)的數(shù)目和類型有關(guān)。
      潤滑油的黏度隨烴類相對分子質(zhì)量的增大而增大；在碳原子數(shù)相同的各種烴類中，烷烴的黏度最小，芳香烴次小，環(huán)烷烴的黏度最大，并且隨著環(huán)數(shù)在分子中的比例增加而增加；在環(huán)數(shù)相同的烴類中，黏度隨側(cè)鏈長度的增加而增加。
（2）對黏溫性質(zhì)影響
      烴類本身的黏度指數(shù)差別很大，在潤滑油產(chǎn)品所含的烴類中，以正構(gòu)烷烴的黏度指數(shù)最高，能達(dá)到180以上；異構(gòu)烷烴的黏度指數(shù)比相應(yīng)的正構(gòu)烷烴的要低一些，并且隨著分支程度的增加而下降；其次是具有烷基側(cè)鏈的單環(huán)、雙環(huán)環(huán)烷和單環(huán)、雙環(huán)芳烴；最差的是重芳香烴、多環(huán)環(huán)烷烴和環(huán)烷-芳烴；對于雙環(huán)和多環(huán)烴類，黏度指數(shù)隨側(cè)鏈的數(shù)目和長度的增加而增加，隨環(huán)數(shù)的增加而急劇下降；膠質(zhì)是多環(huán)的含氧化合物，其黏溫性質(zhì)更差。
（3）對凝點(diǎn)的影響
      各種烴類的凝點(diǎn)由大到小的順序?yàn)椋赫龢?gòu)烷烴>異構(gòu)烷烴>環(huán)烷烴>芳烴。正構(gòu)烷烴的凝點(diǎn)最高，且隨碳原子數(shù)增加而升高。如正十六烷的凝點(diǎn)為18.16℃，正十八烷為36.7℃；異構(gòu)烷烴的凝點(diǎn)比相應(yīng)的正構(gòu)烷烴的低，而且隨著分支程度的增大而迅速下降；帶側(cè)鏈的環(huán)狀烴，側(cè)鏈分支程度愈大，凝點(diǎn)下降也愈快。
      從分子結(jié)構(gòu)對潤滑油的一些物理性質(zhì)的影響可以看出，要想從烴分子的結(jié)構(gòu)來改變潤滑油的性能是受到限制的，當(dāng)改變分子結(jié)構(gòu)使某一性能改善的同時(shí)，往往另一性能就變差，只有適當(dāng)?shù)倪x擇才能得到性能相對較全面的潤滑油。