L-DRB/A8全封闭冷冻机油的研制

牛 豫 王 娟

摘要:通过对产品规格、基础油、添加剂的研究和压缩机试验,研制了L-DRB/A8全封闭冷冻机油。L-DRB/A8全封闭冷冻机油是一种适用于以异丁烷为冷媒的封闭式制冷压缩机专用润滑油,具有良好的低温性、热-化学稳定性、电绝缘性及润滑性,与封闭式制冷压缩机同寿命,能够满足封闭式制冷压缩机运行工况的要求。

关键词:全封闭冷冻机油;异丁烷;压缩机;二氯二氟甲烷

中图分类号:TE626.37 文献标识码:A

Study on L-DRB/A8 Full-Closed Refrigerator Oil

NIU Yu, WANG Juan

(PetroChina Dushanzi Petrochemical Company, Dushanzi 833600, China)

Abstract:Through the investigation on product specifications, lube base oils and chemical additive packages, L-DRB/A8 full-closed refrigerator oil was prepared. It is one kind of special-purpose lubricating oil for enclosed refrigeration compressor using isobutane as the cold intermediary. The compressor experiment results showed that the lubricating oil possesses excellent low temperature fluidity, chemical stability and thermal stability, electric insulativity and lubricity, with the same life as enclosed refrigeration compressor. L-DRB/A8 full-closed refrigerator oil obtained can meet the requirements of enclosed refrigeration compressor operating mode.

Key words:full-closed refrigerator oil; isobutane; compressor; dichlorodifluoromethane

0 前言

L-DRB/A8全封闭冷冻机油是一种适用于以R600a(异丁烷)为制冷剂的封闭式制冷压缩机的专用润滑油,主要是应用于能效比(COP)不低于1.7的高效封闭式制冷压缩机中,起润滑、密封、散热和电绝缘的作用,以提高压缩机的机械效率和使用可靠性,并与压缩机同寿命,如家用冰箱的封闭式制冷压缩机。

封闭式制冷压缩机是由冷冻机油和压缩机及电动机置于同一个密封机壳内形成的,除了制造压缩机的机械材料、装配质量等因素外,L-DRB/A8全封闭冷冻机油的质量将直接影响封闭式制冷压缩机的工作质量和使用寿命。因此,L-DRB/A8全封闭冷冻机油不仅要有良好的低温性、热-化学稳定性,还要有良好的润滑性及其他性能,以满足封闭式制冷压缩机长寿命运行。

1 L-DRB/A8全封闭冷冻机油试制规格

1.1 同类产品规格

目前,市场销售的40 ℃运动粘度为8 mm²/s或接近8 mm²/s的全封闭冷冻机油,国内生产厂商的产品尚未见报道,主要是一些国外公司的产品,见表1。

从表1可以看出,国外公司各产品的润滑性、低温性、热-化学稳定性、电绝缘性等性能,由Flex烧结负荷、流动点、絮凝点、密封管试验、绝缘强度、磷含量、水分等数据做了不同的表示。由于R600a(异丁烷)和R12(CF₂CL₂)的化学性质、化学结构的区别,R600a、R12与全封闭冷冻机油反应的表现不同;R600a与全封闭冷冻机油同为石油产物低分子量的碳氢化合物,有天然的互溶性,在低温条件下对残存于油中的蜡、胶质、沥青质、大分子量的物质没有絮凝作用,降低油的粘度及其润滑性,对油的润滑性影响较大,对油的热-化学稳定性(菲利普试验或密封管试验结果)影响较小;R12虽然与全封闭冷冻机油有良好的互溶性,但在低温条件下对残存于油中的蜡、胶质、沥青质、大分子量的物质有絮凝作用,降低油的粘度,却因为分子结构CF₂CL₂对油的润滑性影响较小,化学性质较R600a活泼,对油的热-化学稳定性(菲利普试验或密封管试验结果)影响较大,如密封管试验颜色不大于5号,因此,在表2中R600a、R12对全封闭冷冻机油同一项目的指标不同。

1.2 试制规格

由于R600a与矿物油天然的互溶性,对润滑油的兼容性与R12大体一致,但却不及R12对润滑油性质的影响和作用,R600a在制冷循环过程中是化学惰性的,使用R12试验油品的性质相对易于控制产品质量。参照国外公司产品标准及典型数据,结合独山子石化公司全封闭冷冻机油企业标准和产品生产的实际情况,暂定L-DRB/A8全封闭冷冻机油试制规格,见表2。

表2中絮凝点、化学稳定性的分析测试采用的冷媒是R12,利用R12的化学性质试验L-DRB/A8全封闭冷冻机油的低温性和化学稳定性,利于油品性能及组成的评价分析,日常分析测试L-DRB/A8全封闭冷冻机油产品质量相对容易实施。试制规格所规范的L-DRB/A8全封闭冷冻机油具备封闭式制冷压缩机要求的性能。

2 基础油生产工艺

选用新疆原油常二线馏分,经糠醛精制、酮苯脱蜡、白土精制后得到MVI60中性油,再通过微生物脱蜡降低其倾点。由于在微生物脱蜡过程中长时间通风氧化,油中残存的酵母、破乳化剂、水分及其他无机物质,使基础油的颜色加深,酸值增大,性质发生了变化,需要再次精制,以去除这些有害物质;经过碱精制—白土精制工艺处理后,得到MVIW 60、合成烷基苯的性质见表3。基础油生产工艺见图1。MVIW60与合成烷基苯调合得基础油-1、MVIW60经蒸馏得基础油-2的性质见表3。

从表3可以看出,基础油-1、基础油-2的低温性及粘度、闪点、介电强度等理化性质均符合L-DRB/A8全封闭冷冻机油试制规格的要求,适合做L-DRB/A8全封闭冷冻机油基础油。

3 添加剂复配

实验方法选用絮凝点试验(R12);化学稳定性试验(R12,250℃);热稳定性试验(100、168h、Cu、Fe、Al);四球摩擦试验;泡沫性试验;差热分析(DSC)试验;油品理化分析检测数据进行添加剂的复配。

3.1 热-化学稳定性的改进

选用抗氧剂A、抗氧剂B以不同的量加入到油品中,进行热稳定性和化学稳定性试验,结果见表4。

从表4可以看出,抗氧剂A、B适宜的加入量改进了热-化学稳定性,抗氧剂A和B的适宜加入量为4a和3b。

3.2 润滑性的改进

在含有抗氧剂A、抗氧剂B的油品中,加入抗磨剂C、抗磨剂D,进行四球摩擦试验,磨斑(147 N,60 min)、综合磨损值见表5。

从表5可以看出,抗磨剂C、抗磨剂D没有影响油品的絮凝点和化学稳定性,在改善油品磨斑(147 N,60 min)、综合磨损值的同时,并有助于油品热稳定性的改善;10#样品的磨斑 (147 N,60 min)、综合磨损值较好,且热稳定性较表4中5#样品的好,因此,确定抗磨剂C和抗磨剂D适宜的加入量为加入量为4c和3d。

3.3 泡沫性的改进

在含有抗氧剂A、抗氧剂B、抗磨剂C、抗磨剂D的油品中,加入抗泡剂E,进行泡沫性试验,结果见表6。

从表6中可以看出,抗泡剂E的加入改进了泡沫性,抗泡剂E的适宜加入量为2e。

通过对添加剂A、B、C、D、E的复配,改进了油品的热-化学稳定性、润滑性、泡沫性,确定了L-DRB/A10全封闭冷冻机油的配伍。

4 L-DRB/A8全封闭冷冻机油的性能

4.1 低温性

L-DRB/A8全封闭冷冻机油的低温性见表7。

从表7中可以看出, L-DRB/A8全封闭冷冻机油的倾点、U形管流动性、絮凝点与国外公司市售油相近;表明L-DRB/A8全封闭冷冻机油的低温性与国外市售油的低温性相当。

4.2 热-化学稳定性

L-DRB/A8全封闭冷冻机油的热-化学稳定性见表8。

从表8中可以看出,化学稳定性(R12、250 ℃)、铜片腐蚀(100 ℃、3 h)的测试结果,L-DRB/A8全封闭冷冻机油与国外公司市售油相当;旋转氧弹、DSC诱导期、热稳定性的测试结果,L-DRB/A8全封闭冷冻机油优于国外公司市售油;L-DRB/A8全封闭冷冻机油的热-化学稳定性优于国外公司市售油。

4.3 润滑性

L-DRB/A8全封闭冷冻机油四球摩擦磨损试验测试结果见表9。

从表9中可以看出, L-DRB/A8全封闭冷冻机油的磨斑、综合磨损值与国外公司市售油相近,润滑性和国外公司市售油的润滑性相当。

4.4 泡沫性与其他性能

L-DRB/A8全封闭冷冻机油的泡沫性与其他性能见表10。

从表10中可以看出,L-DRB/A8全封闭冷冻机油的泡沫性、介电强度与国外公司市售油相当;L-DRB/A8全封闭冷冻机油的粘度、折光率、闪点等理化性质数据与国外公司市售油相当。

L-DRB/A8全封闭冷冻机油与国外公司市售油油样红外光谱图见图2。从红外光谱图上看,两个油样的基础油均为烃类;两个油样谱图中吸收峰不同之处,即为两个油样组成的相异之处,是不同生产工艺和生产方式所致。

4.5 压缩机台架试验

L-DRB/A8全封闭冷冻机油压缩机试验结果见表11。

从表11可以看出,L-DRB/A8全封闭冷冻机油压缩机试验结果合格,能够满足以R600a为制冷剂的封闭式制冷压缩机运行要求。

5 结论

(1)用新疆原油加工常二线中性油(MVI60),经微生物脱蜡、碱化学精制、水洗、白土精制得基础油组分经蒸馏或与烷基苯调合得基础油,加入适宜的添加剂制得L-DRB/A8全封闭冷冻机油符合试制规格要求。

(2)研制的L-DRB/A8全封闭冷冻机油具有良好的低温性、热-化学稳定性、润滑性及其他性能,能够满足R600a封闭式制冷压缩机运行工况的要求;产品质量与当前国外公司同类型产品质量相当。

(3)L-DRB/A8全封闭冷冻机油试制规格合理,保证了L-DRB/A8全封闭冷冻机油产品质量;产品研制中设计的生产工艺路线可行,产品已经工业化生产。

收稿日期:2009-04-13。

作者简介:牛豫(1962-),男,高级工程师,1986年毕业于成都理工大学应用化学专业,现从事炼油及其产品技术工作。