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漫谈基础油精制

时间: 2019-05-21
作者: 润滑油情报
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     基础油的生产步骤一般有三个:蒸馏、提高粘度指数和脱蜡。有时还需多进行一个重要步骤,那就是精制。

 



    烃类基础油含有一定量的有害芳香烃分子(或PAO、残留烯烃)。多环芳烃对APIⅠ、Ⅱ、Ⅲ类基础油的粘度指数和长期氧化安定性都具有负面影响。

 

 

精制工艺

    处理多环芳烃主要有两种方法,它们都属于基础油精制工艺。其一是加氢精制,该工艺的操作简单,目前最为常用。其二是以物理方法移除多环芳烃的色谱吸附分离法,这个方法也被称为白土精制。在白土精制工艺中,基础油流经新鲜的白土,其中极性最强的分子——多环芳香烃——被白土吸附,剩下极性较弱的分子,也就是烷烃和环烷等不饱和烃,或是极性较弱的单环、双环芳香烃。

    有些基础油生产商利用与白土相似的活性炭床作为精制工艺的固体吸附剂,活性炭通过焚烧即可销毁。

    事实上,第二种方法经过稍微改良可作为基础油定性制备色谱法和API分类标准(ASTM D-2007:黏土-凝胶吸附色谱法测定橡胶增量剂、加工油和其他石油衍生油中特性基团的标准试验方法)。

    在基础油精制中使用吸附和图谱技术有一个好处,那就是可以轻易去除某些你最想去除的物质,比如多环芳香烃。多环芳香烃分子的极性最强,容易被白土或活性炭床吸附。

    但加氢精制却不具备这个好处。加氢精制工艺在Ⅱ、Ⅲ类基础油的生产中必不可少,其低位仅此于原料。加氢精制可以提高基础油半成品的光照稳定性。

    当基础油暴露在日光下时,油中的多环芳香烃残留物质可以吸收可见光辐射和近紫外辐射,促进油品发生氧化反应并生成难溶氧化物,导致基础油呈云状。

 


加氢精制

    不过,Ⅰ类基础油的生产采用溶剂精制工艺,这附加氢精制不是必需的。

    部分生产商仍然会使用加氢精制,他们的目的不在于稳定性,而在于改善Ⅰ类基础油的颜色。Ⅰ类基础油呈黄棕色,对消费者的吸引力较小,即便这种基础油如果制备得当,就足以提供性能。

    使用加氢精制来改善Ⅰ类基础油的颜色需要成熟的技术和加工能力。只想利用加氢精制工艺来改善Ⅰ类基础油的颜色,却不想限制它的性能,这是十分困难的。Ⅰ类基础油含有较多的残留硫,根据API的定义,一般大于300ppm。其中接近一半的硫都是有利的,可以作为天然的辅助抗氧剂。而加氢精制最先去除的就是Ⅰ类基础油中有用的硫,然后留下有害的或者不具抗氧性的硫。

    就算通过高度加氢精制来去除掉Ⅰ类基础油中所有的硫,人们还要面对多环芳香烃的问题,在最后仍需加以去除,单环和双环芳香烃比较容易解决,多环芳香烃则较为棘手。

    Ⅰ类基础油一般含有大于或等于10%的芳香烃,因此加氢精制所带来的问题十分突出。对于生产食品级润滑油等白油的Ⅰ类基础油而言,白土精制更为简便。尽管使用该工艺后,生产商需要处理或回收用过的和受污染的白土。

    使用合适的精制工艺和遵守严格的标准生产出来的烷烃和环烷基础油具有明显的优势,通过这两个途径可以全面提高Ⅱ、Ⅲ类基础油以及环烷基础油的性能,让它们达到医药级白油的标准,同时大幅提高生产收益。

    医药级白油不含芳香烃,尤其是多环芳香烃。它可以通过硫酸碳化测试,这是一项比色测试,可以检测出基础油中的多环芳香烃。

    PAO一般使用加氢精制,这并非因为PAO含有芳香烃,而是因为它在齐聚工艺处理后含有残留烯烃。想要获得稳定性较强的基础油,必须经过加氢精制。在这种情况下,白土精制并不适用。

    事实上,粘度指数改进剂的生产也常常使用加氢精制工艺,粘度指数改进剂一般属于聚烯烃,经过齐聚工艺处理后也可能含有残留不饱和烃,加快成品润滑油的氧化。由此可知,对于烃类基础油,甚至是某些润滑油添加剂而言,不管是哪种类型的精制工艺都很重要。


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