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石科院李云鹏杂谈分享(十八)

2021-07-24 08:08:49



润滑油之分析、测试和评定(一)


润滑油行业从业人员,经常会说到产品的分析测试评定。无疑,离开分析测试,润滑油及其添加剂的研发、生产、验收和使用,寸步难行,其重要性不需赘言。

就词语的概念理解,分析就是将研究对象的整体分为各个部分、方面、因素和层次,并分别地加以考察的认识活动。测试,则更加客观一些,具体一些。评定,指经过评判或审核来决定。所以,分析测试评定的内涵,区别显而易见。

经典的化学分析,现代的仪器分析,化学与物理的技术进步,也需要我们与时俱进。润滑油的性能是由其组成所决定的,润滑机理、构效关系、配方研究包罗万象。总体而言,从油品的化学组成、理化性质和油品性能方面入手,会方便我们掌握相应的分析测试技术,例如:①组成分析,包括元素分析、烃组成分析、官能团分析等;②物理性质,包括热学性质、流变学性质、机械性质;③物理化学性质,包括热氧化性、表面现象和润滑性、腐蚀性质;当然④毒性和环境生态影响;⑤商品油和在用油的特性检测等等。

基础油的烃组成分析:

矿物润滑油,其基础油性能的好坏,取决于它的组成,尤其是烃组成。从原料的选择、加工工艺、使用过程都要考虑烃组成及其变化。我们常说的基础油的种类即石蜡基、中间基以及环烷基等,实际上是通过几个与化学组成有直接关系的物理性质为基础,将原油进行分类。原油,是由烃类,含硫、氮、氧等的杂原子化合物,有机金属化合物、无机盐和水组成的复杂混合物,其中,烃是最主要的组成部分。

关键馏分特性分类法,是一种普遍使用的方法,可以确切说明原油的特点:

用简易蒸馏装置,将原油蒸为:250-275℃和394-425℃两个关键馏分,测定其比重,查表确定其属性,即石蜡基、中间基、环烷基。更加精确的话,可以进一步查表,将原油分为7类,即石蜡基、石蜡-中间基、中间-石蜡基、中间基、中间-环烷基、环烷-中间基、环烷基。

关键馏分的比重(d420

原油关键馏分特性分类



润滑油之分析、测试和评定(二)


上述表格的查询方法以及表格的数据基础,是我国科研工作者,尤其是原油分析领域的技术人员,历经几代人的努力,在大量的采集典型原油样品的基础上,建立的具有代表性的数据库的结果。敬佩他们默默无闻的奉献精神。特性因素(K)分类法,有其局限性,比较简单,但不够确切。也有按基础油粘度指数分类的。统列如

特性因素(K)分类法,有其局限性,比较简单,但不够确切。也有按基础油粘度指数分类的。统列如下:

K=1.216TB/D

K:特性因素

TB:石油馏分的平均沸点(K)

D:比重(15.6℃/15.6℃)

总之,润滑油基础油的主要组成元素都是C和H(组成烃类)。这两种元素的总含量达95-99%,其中C%为85-87,H%为11-14。润滑油基础油的沸点一般高于300℃,其碳原子数在20以上。馏分油中还含有S、N、O等元素,它们组成各种烃类的衍生物。此外,还含有Na、K、Ca、Fe、Ni、V、As、Cl等微量元素。以及由含各种杂原子非烃分子高度缩合形成的沥青质和胶质。

烃类:正构烷烃,C16以上为固体,各类烃中熔点最高;异构烷烃,分支越多越长,熔点越低;环烷烃,五和六元环,单环和多环,短侧链和长侧链;芳香烃,烷和环烷侧链,1-4环。

众所周知,润滑油的流变性可以用其粘度、粘温特性和低温流动性来衡量,它们与馏分的沸点范围(即分子量大小)和化学组成有着直接的关系。

烷烃比环烷烃和芳烃等环状烃的粘度低,但却具有平滑的粘度温度曲线,即高的粘度指数。异构烷烃的粘度比正构烷烃大,且随支链增多,粘度也相应增大,但粘度指数变小。在环烷烃中,粘度随分子中环的数量的增加而增加,粘度指数则变小。

试验和实践证明,具有一个或两个环状烃,同时在其环上有长的烷基侧链的芳烃或环烷烃是润滑油合适的粘度组分,因为它们具有合适的粘度和较好的粘度指数。正构烷烃或有正构长侧链的环烷烃和芳烃,粘温性能好,但低温下从油中析出,使油品丧失流动性。

所以,润滑油基础油的脱蜡工艺和加氢降凝工艺,都是为了减少上述相应的组分。当然,沥青质和胶质,不言而喻。




未完待续......


文章摘自“石油产业之家润滑油添加剂行业会议 









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