加氢润滑油基础油结构组成与氧化安定性的关系

张黎丽 杨洋(大庆润滑油一厂化验车间 黑龙江 大庆 163000)

李泽垚(大庆润滑油一厂调合车间 黑龙江 大庆 163000)

徐欢(大庆润滑油一厂化验车间黑龙江 大庆 163000)

引言

润滑油的品种结构直接关系到汽车、冶金等行业的发展，甚至关系到我国环保法规方面的内容。随着经济的发展，在这些行业领域对润滑油的需求越来越大，其中对高质量的润滑油Ⅱ、Ⅲ类基础油的使用量越来越大，目前，只有APIⅡ、Ⅲ类基础油和合成油，才是安全、环保、高质量、使用价值较高的润滑油。因为这些润滑油可以保证机器的正常运行、减少机械的磨损、降低能量的消耗，从而可以延长机械设备的使用寿命。

一、润滑油基础油的分类及特点

在1993年，美国的石油协会（API）就基础油的组成和其主要的特征，对基础油进行了分类，具体如下表：

润滑油基础油API分类

类别 ⅠI Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ＞0.03 S含量/%≤0.03≤0.03聚α烯烃≥90≥90饱和烃含量/%＜90粘度指数80-120 80-120＞120生产工艺溶剂精制-溶剂脱蜡-白土精制/加氢补充精制加氢裂化-异构脱蜡-加氢处理加氢裂化-异构脱蜡-加氢处理α烯烃聚合除Ⅰ-Ⅳ类以外的各种基础油

该表中I类基础油是用溶剂精制法生产的基础油,Ⅱ、Ⅲ类基础油是加氢裂化-异构脱蜡-加氢精制处理后，生产出的高质量的基础润滑油。前者基本上是物理性变化得来的，后两者是经过化学变化，加氢裂化，异构以及加氢饱和，把原料中的劣质成分完全改变，这样可以将劣质的原料加工变成优质的润滑油，物理性变化得来的润滑油质量不高，因其本身的结构未发生本质性的改变，保留着劣质原料的劣性特征。其中Ⅱ、Ⅲ类基础油具有下列优势：粘度指数较高、低温性能好、粘温性能好、热稳性能好、氧化稳定性好，并且挥发性较低，可以延长换油时间，S、N的含量较低，与其他高质量的同类产品相比价格低，总之，Ⅱ、Ⅲ类基础油使用价值较高。

二、加氢润滑油基础结构分析

三、基于润滑油基础油的所含成分较多，组成成分具有很相似的物理特征的特点，我们通常采用有色谱法和质谱法对其组成结构进行分析。色谱族组成分析法在研究润滑基础油方面算是较为精准的方法，采用硅氧化为填料的吸附色谱，一般在重油分析中选取USBM-API、SARA四组份分离等方法。USBM-API可以将研究的对象分成酸性分、碱性分、中性分和烃类等，SARA四组份分离是把研究对象分成饱和烃、芳烃、胶质和沥青质四族，所以它被称之为SARA四组份分离。采用该方法可以将基础油分成饱和烃、轻芳烃、中芳烃、重芳烃和极性部分等，从而我们可以得到基础油的大致四组份结构。然后我们采用先进的色谱分析仪器，进一步研究基础油的烃类组成成分。采用上述方法我们对采自兰州石化公司、大庆石化公司和克拉玛依石化公司的六种加氢润滑基础油和美孚生产的合成油 PAO-6进行结构组成的分析。

四、加氢润滑油基础油结构组成与氧化安定性的关系

我们以某厂生产的加氢异构基础润滑油为例，来研究加氢润滑油基础油结构组成与氧化安定性的关系，在研究过程中，采用螺旋养弹试验来研究基础润滑油的氧化安定性，经试验后发现，基础油随着其中链烷烃含量越高，总环烷烃的含量越低，其氧化安定性就越好；反之，其中一环环烷烃的含量越高，则其氧化安定性就越差，但是其中二环、三环、多环的环烷烃的含量越高，该基础油的氧化安定性就越好；单环芳烃的干粮越低，多环芳烃的含量越高时，该基础油的氧化安定性就越好。

除此之外，我们还用烘箱热氧化试验针对另外几种加氢基础油的氧化性进行研究，最后我们得到如下结论：经试验后，氧化安定性较好的基础油，氧化后其饱和烃含量减少的就比较少，其芳烃、胶质的含量也会增加的较少；粘度指数愈大的基础润滑油，经氧化试验后，其粘度增长的较少。加烃润滑剂基础油在氧化过程中，环烷烃比链烷烃更易被氧化，其中一环烷烃最容易氧化，二环烷烃也易氧化，除此三四环及以上的环烷烃被氧化稳定性就相对好多了.

通过试验我们得到：加氢润滑油基础油氧化后都出现酸值增高、粘度增大，饱和烃含量逐渐减少，极性组成成分增多，最后生成含氧化合物，油品的平均分子量增加，在氧化过程中对加氢润滑油基础油稳定性有影响的因素有：硫的含量、芳烃的含量以及饱和烃中多环环烷烃的含量。其中硫、芳烃都是具有抗氧化性能的天然存在的物种。在氧化过程的开始阶段，硫和芳烃能够减慢粘度的增长速度和降低粘度指数的抗氧化作用，但是也存在一定缺陷，就是硫和芳烃的存对产生氧化极性产物和不溶物有很大影响。在硫的含量较低、芳烃含量小于1%的情况下，对加氢润滑剂基础油氧化的安定性有很大影响的，是多环环烷烃的含量多少和脂肪烃的支化度，当多环环烷烃含量越少，脂肪烃的支化度越低时，加氢润滑油基础油的氧化性就会越好。

总结

本文从润滑油基础油的分类及特点，加氢润滑油基础结构，加氢润滑油基础油结构组成与氧化安定性的关系三个方面进行分析研究，来了解润滑基础油的氧化性能，希望对高质量的润滑基础油产品的研发有所理论帮助。

[1]斐和平，施洪香.加氢基础油的应用及技术经济分析.石油化工技术经济,2002(18):24-27.

[2]毛红周亚松孙玉华陈月珠润滑油基础油的化学组成对其氧化安定性的影响石油学报(石油加工)1999 15(3):63-67.