高性能润滑脂专用基础油的研制

张向英，乔琦，王储

(中海油气(泰州)石化有限公司，江苏 泰州 225300)

0 引言

近年来现代工业不断发展，润滑脂技术也得到快速提高，其应用领域涵盖了工农业、交通运输业、电子信息业和军工及航天工业[1]。随着各个行业技术不断升级，机械设备趋向于高温、高速及高负荷方向发展，因此，对润滑脂的要求也日益提高，要求润滑脂具有更好的高低温性能，可以适应更广的温度范围；具有更好的极压抗磨性及胶体安定性能，可以适应高速高负荷的润滑环境[2-4]；具有更好的氧化安定性，可以延长使用寿命，降低成本。

润滑脂主要是由稠化剂、基础油、添加剂三部分组成。一般润滑脂中基础油含量约为75%～90%，皂化剂含量约为10%～20%，添加剂的含量不超过5%。基础油是润滑脂的主体，是润滑脂的分散介质，对润滑脂的性能影响较大，一般基础油具有合适的分子结构、馏分及黏度，有良好的黏温性能、低温性能、热安定性、氧化安定性及抗腐蚀性能，并且要具有较高的闪点。一般润滑脂采用中高黏度的矿物油作为基础油，也有为适应苛刻条件的润滑及密封，选用合成型基础油，如酯类油、聚α-烯烃油、硅油等，合成油的使用性能更好，寿命更长，但成本较高[5-6]。炼油厂一般利用减压馏分油和减压渣油生产润滑脂基础油。传统的老三套基础油生产工艺，工艺流程复杂，收率低，污染大[7]。随着润滑脂技术发展对基础油性能要求的提高、环境保护要求的提高以及矿物油高压加氢工艺技术的进步，高压加氢工艺生产润滑脂用基础油得到认可。以高压加氢工艺生产的润滑脂用基础油为原料生产的润滑脂具有良好的黏温性能和机械安定性等特点[8-10]。

本文利用中海油气(泰州)石化公司现有的一套石蜡基高压加氢装置和一套环烷基高压加氢装置，通过工艺调整，进一步将基础油组成进行优化，研发出可以用于高性能润滑脂生产的专用基础油。

1 实验部分

1.1 装置概况

石蜡基润滑油基础油高压加氢装置以石蜡基混合原油的减三线和减四线馏分油为原料，以生产APIⅡ+或APIⅢ类润滑油基础油为主要目的产品。

环烷基润滑油基础油高压加氢装置以绥中36-1原油的减二线、减三线馏分油作为原料, 采用加氢处理-脱蜡/加氢后精制两段串联全加氢工艺，生产变压器油、橡胶增塑剂等高附加值产品。两套装置简要流程如图1所示。

图1 石蜡基与环烷基基础油高压加氢装置流程

1.2 脂用基础油的制备

试验选用环烷基装置通过工艺调整保留基础油中芳烃含量生产的环烷基油及石蜡基装置生产的10 mm2/s基础油做原料，基础油性质见表1。

表1 基础油性质

表1(续)

将选用基础油进行组成优化并测试其物化指标，得到脂用基础油产品。优化方案如表2所示。

表2 脂用基础油产品性质指标

1.3 润滑脂的制备

分别以A和B优化得到的脂用基础油C及市场锂基脂常用APIⅡ类基础油500N作为制备润滑脂的基础油，以12-羟基硬脂酸锂皂为皂化剂, 采用实验室小反应釜制备出2种2#锂基润滑脂, 并进行润滑脂性能的对比研究[11]。

将基础油、12 -羟基硬脂酸、硬脂酸、氢氧化锂、水加入皂化釜升温反应；压力达到0.4 MPa，温度为150～160 ℃时, 开始皂化反应1 h。然后加入基础油适量，快速升温搅拌到210 ℃，进行常压高温皂化，结束后将皂化釜中物料转入含有基础油的成脂釜中，开始急冷搅拌，温度为150～160 ℃；补加适量基础油温度保持在120～130 ℃。结束后加入添加剂并通过均质机进行均化；最后进行脱气得到成品润滑脂[12]。

2 润滑脂性能分析及对比研究

分别采用基础油C和500N制做出相似锥入度的润滑脂P1和P2进行相应的性能分析, 并进行对比研究，如表3所示。

表3 2#锂基润滑脂成品性能对比

将表3分析数据进行对比可以看出：

(1)在润滑脂的制备方案中，相似锥入度条件下，P1所需要的皂化剂为7%，P2为10%，表明本文制备的润滑脂专用基础油的皂化能力强，在生产过程中可以降低原料成本。

(2)锥入度结果对比可以看出P1的锥入度及延长工作锥入度较P2的小，表明环烷基高芳烃基础油与高黏指石蜡基基础油进行调合优化后得到的润滑脂基础油C对皂化剂的亲和能力强，使得分布在油脂内的皂份均匀稳定。

(3)滴点来看，润滑脂基础油C的黏指为63比石蜡基基础油500N黏指低，因此，P1的滴点较P2的滴点略低。

(4)由于润滑脂基础油C中的芳烃及环烷基油与皂化剂有较强的作用力，胶体安定性好，而石蜡基基础油500N与皂化剂的黏附性差，因此，润滑脂基础油C制备的润滑脂具有更低的钢网分油率。

(5)低温转矩是评价润滑脂低温性能的一个重要指标，反映了润滑脂在低温下的内摩擦阻力的大小。低温转矩小表明润滑脂低温性能好。低倾点的润滑脂基础油C制备的润滑脂在低温转矩试验中表现出较小启动转矩和运转转矩，使轴承低温下容易启动，并且功率损失较小。

3 结论

环烷烃及芳烃与皂化剂溶解性好，皂化能力强，并且与皂份相互黏附，结构更稳定，而石蜡基基础油黏指高，黏温性能好，具有较好的高低温性能[13-14]。

将通过调整高压加氢工艺生产的高芳烃含量环烷基基础油与石蜡基高黏指基础油进行构成优化得到的脂用基础油C,同时具有环烷烃与链烃的性质，与常规脂用基础油相比：皂化能力强，可以降低原料成本；与皂份相溶性好，制备的润滑脂P1机械安定性好，经过万次剪切后锥入度变化不大[15]；胶体安定性好，表现为较低的分油率，同时，又保持有良好的高低温性能,使脂用基础油C在最终产品质量和成本方面都成为十分有利的选择。