6种导热油基础油的热氧化安定性考察

王鹏 揭斌华 王雪梅

中国石化润滑油有限公司茂名分公司

导热油又称有机热载体，是热量的传递介质，具有加热均匀、控温准确、传热效果好、节能、输送和操作方便等优点[1]。近年来随着我国经济的快速发展，为适应先进生产工艺的需要，导热油作为传热介质已广泛应用于石油化工、能源、化纤工业、食品加工、建材、木材加工、电取暖等领域。随着导热油的应用技术日趋成熟，其应用领域不断扩大，需求量预计以每年3%～5%的速度增长[2]。

氧化安定性是导热油与空气接触后发生氧化反应的程度和趋势，导热油中溶解的空气及系统填装时都可能与空气接触导致氧化，如循环泵泄漏，维修后系统排气失当、系统氮封流失等[3]；导热油氧化的结果是产生油泥沉淀，阻碍油品的流动，造成热量损失，降低传热效率。

提高导热油氧化安定性的途径有2条，一是选择氧化安定性好的基础油，二是加入合适的抗氧剂等添加剂。导热油基础油是由烃类组成的复杂混合物。基础油的氧化安定性不仅和烃类物质有关，还与非烃类物质（主要是含硫和含氮的杂环化合物）有关。基础油中的烃类自由基存在着自身氧化的过程，基础油安定性的好坏表现为硫、氮化合物的作用，以及对添加剂感受性的综合效应[4]。

针对目前导热油市场竞争激烈、对油品性能要求提高的趋势，本文考察了不同种类基础油为原料的导热油的热氧化安定性的差异，以筛选出热氧化安定性好的导热油基础油原料。

试验部分

试验基础油

所使用的基础油见表1，基础油主要理化性质见表2。

由表2可见，试验基础油40 ℃运动黏度、倾点、酸值、硫含量、闪点、自燃点等各项指标均满足GB 23971—2009的产品理化指标要求[5]，可以作为导热油基础油原料。

试验仪器

主要所需试验仪器见表3。

表2 基础油的主要理化性质

试验方法

试验参照GB 23971—2009《有机热载体热氧化安定性试验法》附录C。

结果与讨论

热氧化安定性

为了筛选出热氧化安定性好、使用寿命长的导热油基础油原料，在6种基础油中添加等量的抗氧剂F（辛基/丁基混合烷取代的二苯胺抗氧剂），进行了热氧化安定性试验，结果见表4。

从表4可以看出：

◇各基础油的酸值增加量普遍小于1，API II类基础油D的酸值增加量最小；

◇各基础油的运动黏度变化率差异较大，API II类基础油D和PAО的运动黏度增长率较小；

◇从沉渣量来看，随着基础油精制程度的加深，沉渣量越来越少，只有API I类基础油A/B/C沉渣量较大。

综合分析，在加入相同添加剂的情况下，API II类基础油D的热氧化安定性最好。主要原因是加氢基础油与溶剂精制基础油相比，其对抗氧剂的感受性更优异[6]。而PAО基础油对不同抗氧剂的感受性差异较大[7]，从试验结果来看，PAО对抗氧剂F的感受性不如API II类基础油D。

与参比油的对比

目前导热油A为市场占有率比较高的导热油产品。本文选择导热油A为参比油，与以API II类基础油D为基础油制得的导热油（以下简称II类D）进行热氧化安定性试验对比，验证II类D的抗氧化性能。热氧化试验前后的样品外观分别见图1、图2，热氧化试验结果见表5。

从图1、图2可见，氧化试验前，II类D与参比油A外观均为浅黄色透明，氧化试验后，II类D导热油外观依然保持透明，而参比油A氧化后，外观黑色不透明。从表5可以看出，II类D、参比油A的热氧化安定性能均满足GB 23971—2009的指标要求，但II类D导热油的热氧化安定性数据全面优于参比油A，这是由于II类D基础油是由加氢异构工艺制得，其中链状烃、饱和烃含量高，而参比油A为普通API I类基础油，其在高温下氧化形成大分子的胶质和沥青质，从而对外观、黏度造成了影响。

表3 主要所需试验仪器

表4 以6种基础油为原料制备的导热油的热氧化安定性试验数据

图1 热氧化前的外观

图2 热氧化后的外观

结论

☆API II类基础油D的黏度、倾点、密度等各项理化指标均满足GB 23971—2009导热油的指标要求，且在加入等量的胺型抗氧剂F的情况下热氧化安定性优于其他5种基础油。

☆采用以API II类基础油D为原料的导热油与市售参比油A进行了热氧化安定性试验对比，结果表明前者的热氧化安定性优于参比油A。

表5 热氧化安定性能对比