基礎油白油基礎知識.ppt

基礎油白油基礎知識主講人 1 基礎油的定義2 基礎油的成分及影響基礎油性能的原因3 基礎油的分類及用途4 基礎油的指標 一 基礎油篇 基礎油是生產潤滑油的最基本的物質 不僅是添加劑的載體 更是潤滑油的主體 潤滑油基礎油主要分礦物基礎油 合成基礎油以及動 植物油基礎油三類 今天我們主要一起學習礦物油基礎油 下面簡稱基礎油 1 什么是基礎油 1 礦物油基礎油化學成分 烷烴 直鏈 支鏈 多支鏈 環(huán)烷烴 單環(huán) 雙環(huán) 多環(huán) 芳烴 單環(huán)芳烴 多環(huán)芳烴 環(huán)烷基芳烴以及含氧 含氮 含硫有機化合物 膠質 瀝青質等非烴類化合物 2 基礎油的成分及影響基礎油性能的原因 烴類是構成礦物基礎油的主要成分 烴結構對基礎油的黏度 黏溫性質 凝點等性能均有顯著影響 對運動粘度的影響烴類的黏度與其分子結構 分子大小 環(huán)的數(shù)目和類型有關 基礎油的黏度隨烴類相對分子質量的增大而增大 也就是說分子量越大黏度越高 在碳原子數(shù)相同的各種烴類中 烷烴的黏度最小 芳香烴次小 環(huán)烷烴的黏度最大 并且隨著環(huán)數(shù)在分子中的比例增加而增加 在環(huán)數(shù)相同的烴類中 黏度隨側鏈長度的增加而增加 2 影響基礎油性能的原因 對黏度指數(shù)的影響烴類本身的黏度指數(shù)差別很大 在基礎油所含的烴類中 以正構烷烴的黏度指數(shù)最高 能達到180以上 異構烷烴的黏度指數(shù)比相應的正構烷烴的要低一些 并且隨著分支程度的增加而下降 各種烴類的黏度指數(shù)由高到低的順序 正構烷烴 異構烷烴 環(huán)烷烴 芳烴 對凝點的影響各種烴類的凝點由高到低的順序為 正構烷烴 異構烷烴 環(huán)烷烴 芳烴正構烷烴的凝點最高 且隨碳原子數(shù)增加而升高 異構烷烴的凝點比同分子量的正構烷烴的低 而且隨著分支程度的增大而迅速下降 帶側鏈的環(huán)狀烴 側鏈分支程度愈大 凝點下降也愈快 從分子結構對基礎油的一些物理性質的影響可以看出 要想從烴分子的結構來改變基礎油的性能是受到限制的 當改變分子結構使某一性能改善的同時 往往另一性能就變差 產品的黏度指數(shù)與凝點不能兼得 1 按原油性質分類 國外各大石油公司過去曾經根據(jù)原油的性質和加工工藝把基礎油分為石蠟基基礎油 中間基基礎油 環(huán)烷基基礎油等 2 API對基礎油的分類 美國石油協(xié)會 API 于1993年將基礎油分為五類 API1509 并將其并入API發(fā)動機油發(fā)照認證系統(tǒng) EOLCS 中 3 我國基礎油的分類標準 4 行業(yè)名稱對照表 3 基礎油的分類及用途 石油烴特性因數(shù)又稱石油烴K值 特性因數(shù)K常用以劃分石油和石油餾分的化學組成 在評價原料的質量上被普遍使用 它是由密度和平均沸點計算得到 特性因數(shù)是一種說明原料石蠟烴含量的指標 K值高 原料的石蠟烴含量高 K值低 原料的石蠟烴含量低 特性因數(shù)K大于12 1為石蠟基原油 K為11 5 12 1為中間基原油 K為10 5 11 5為環(huán)烷基原油 1 基礎油以原油性質分類 2 API基礎油分類和生產方式 第一類基礎油APIGroupI 傳統(tǒng)溶劑精煉礦物油 是由石油分餾 進一步改進溶劑萃取流程 提高某些屬性 如抗氧化和消除蠟 第二類基礎油APIGroupII 加氫裂解礦物油 是由石油分餾加氫 更完善和凈化 第三類基礎油APIGroupIII 高度加氫裂解或加氫異構化蠟合成油 是較第二類高度加氫裂解生產的基礎油或加氫異構化蠟合成油 第四類基礎油APIGroupIV是聚 烯烴合成油 PAOs 第五類基礎油APIGroupV是一個包羅萬象的類別 非第一類及第四類所描述的 第五類基礎油包括多元醇酯 聚烯娙基二醇類 氧化安定性 低溫流動性 粘度指數(shù) 與添加劑相容性 不同類別基礎油性能比較 類 SF SM CG CI 4 主要用作多級油基礎油 也可調合低粘度等級齒輪油 高性能汽輪機油 類 SG SJ CF CH 可以調合10W XX 15W XX 20 XX多級油 也可調合各級別齒輪油 紡織用油 抗磨液壓油 導熱油 金屬加工油 類 一般只用于調合單級油 機械油 齒輪油 普通液壓油 防銹油 不同類別基礎油用途 3 我國對基礎油的分類標準Q SHR001 95標準 4 我國行業(yè)標準及名稱對照表 賽氏粘度 即賽波特粘度 是一定量的試樣 在規(guī)定溫度 如100 F F210 F或122 F等 下從賽氏粘度計流出60毫升所需的秒數(shù) 以 秒 單位 賽氏粘度有賽氏通用粘度及賽氏重油粘度之分 兩種粘度計的差別主要在于試樣流出孔的口徑上 賽氏通用粘度計之孔口徑較小 重油粘度計較大 一般當以賽氏通用粘度計測得之流出時間超過2000秒時 則改用賽氏重油粘度計 中石油通用潤滑油基礎油標準 中石化潤滑油基礎油協(xié)議標準 4 基礎油的指標 潤滑油黏度隨溫度變化的性質 稱為油品的黏溫性能 黏度指數(shù) viscosityindex 表示石油產品的運動黏度隨溫度變化這個特征的一個約定值 對于運動黏度相近的油品 黏度指數(shù)越高 溫度對運動黏度影響越小 潤滑油的粘度指數(shù)比較低 當溫度升高時潤滑油的粘度會迅速下降 導致潤滑油流失 影響潤滑 然而當溫度降低時潤滑油的粘度又會迅速升高 甚至喪失流動性 也會影響潤滑 黏度指數(shù) 運動黏度即流體的動力粘度與同溫度 40 100 下該流體密度 之比 單位為 m 2 s 用小寫字母v表示 運動黏度 閃點 是在規(guī)定的試驗條件下 使用某種點火源造成液體汽化而著火的最低溫度 閃燃是液體表面產生足夠的蒸氣與空氣混合形成可燃性氣體時 遇火源產生短暫的火光 發(fā)生一閃即滅的現(xiàn)象 閃燃的最低溫度稱為閃點 用規(guī)定的開口閃點測定器所測得的結果叫做開口閃點 以 表示 常用于測定潤滑油 用規(guī)定的閉口閃點測定器所測得的結果叫做閉口閃點 以 表示 常用以測定煤油 柴油 變壓器油等 閃點 氧化安定性是指石油產品在長期儲存或長期高溫下使用時抵抗熱和氧化作用 保持其性質不發(fā)生永久變化的能力 測試方法 把50克要測試的油 5毫升水 和催化劑 銅線 放進筒型實驗管內 在溫度25度C時 用氧氣把管內壓力加到620KPa 把管放在150度C的油浴 旋轉至150rpm 管內壓力會升高 然后因為油被氧化而回落 當壓力從最高點回落175Kpa時 把開始油浴至這刻需要的時間紀錄下來 這時間就是油抗氧化能力的指數(shù) 時間越長 油的質量就越高 完全沒有經過處理的油可能只有30分鐘 非常高質量的油可以達到1000分鐘 氧彈是指這個能受壓力的氧化實驗管 這是測試法的主要工具 氧化安定性 旋轉氧彈法 石油產品低溫流動性表示石油產品在低溫下能否流動的性能 是一項制定油品使用性能指標 在柴油 燃料油及某些潤滑油 如傳動油 齒輪油 內燃機油等 的規(guī)格中均有規(guī)定的限值 柴油以其冷過濾點表示 燃料油 齒輪油 傳動油等都可以用低溫下的泵送溫度表示 基礎油一般以傾點和凝點表示 低溫流動性 凝點 condensationpoint 是指油品試樣在規(guī)定條件下冷卻到液面不流動時的最高溫度 又稱凝固點 通常以脫蠟或加降凝劑的方法來降低石油產品的凝點 脫蠟程度深則凝點也低 傾點 是指油品在規(guī)定的試驗條件下 被冷卻的試樣能夠流動的最低溫度 濁點潤滑油的濁點是表示當溫度降低到某一數(shù)值時 潤滑油中開始析出石蠟時的溫度 凝點 濁點和傾點 S solvent 表示溶劑精制工藝N neutral 意思是中性油 礦物潤滑油基礎油 國際通用的基礎油俗稱一般表示為150SN 70N等SN溶劑精制中性油 專指1類油 顏色淡黃色 如150SN 400SN等等 為空白基礎油 不含任何添加劑 N中性油 主要指2類加氫油 3類加氫油 顏色水白色 如100N 150N 600N等等 為空白基礎油 不含任何添加劑 BS是BrightStock 光亮油 如120BS 150BS 中性油按100華氏度粘度 SUS 賽氏粘度秒 分類 如150SN的100F賽氏粘度為150左右 光亮油按100攝氏度粘度 SUS 賽氏粘度秒 分類 如150BS的100C賽氏粘度為150左右 基礎油中的N和SN BS 調和廠內部生產車間 1 白油的定義2 白油的行業(yè)標準3 白油的主要用途4 白油生產技術 二 白油 白油是由飽和的烷烴和環(huán)烷烴組成的碳氫化合物的混合物 產品不溶于水 無色 無味 無嗅 在長時間內不會變色 具有較強的化學和物理穩(wěn)定性 白油的牌號通常以40 運動粘度大小來劃分 白油的分類通常根據(jù)其飽和烴的純度進行分類 國內將白油產品分為四個等級 粗白油 輕質白油 工業(yè)級 化妝品級 食品級和醫(yī)藥級 一般認為化妝品級以上產品是高檔產品 1 白油的定義 2 白油的行業(yè)標準 白油 2015年前 中石化指導意見中的行業(yè)標準為 工業(yè)級白油標準 SHT0006 2002 食品級國家白油標準 GB4853 2008 化妝用白油標準 SH0007 1990 1998年確認 2016年3月起 經國家能源局核準 新增了三個行業(yè)標準 粗白油標準 NB SH T0914 2015 輕質白油標準 NB SH T0913 2015 化妝品級白油標準 NB SH0007 2015 2017年1月1日國家頒布 食品添加劑白油 又名液體石蠟 的食品安全國家標準 取代了以前的食品級國家白油標準 白油行業(yè)標準 由礦物油經精制工藝生產的粗白油 適用于白油成品生產的原料 主要限制指標是運動粘度 40 和芳烴含量 該標準將運動粘度 40 在1 120mm2 s范圍的 芳烴含量低于15 高標號20 的石油組分納入 粗白油 概念范疇 2015年前 白油料沒有統(tǒng)一的行業(yè)標準 原則上屬于消費稅應稅范圍 視同為石腦油 粗白油標準實施后 滿足該標準的白油料 稱為粗白油 粗白油 NBSHT0914 2015 粗白油指標 賽波特顏色是指 當透過試樣液柱與標準色板觀測對比時 測得的與三種標準色板之一最接近時的液柱高度數(shù)值 賽波特顏色號規(guī)定為 16 最深 30 最淺 按照規(guī)定的方法調整試樣的液柱高度 直到試樣明顯地淺于標準色板的顏色為止 賽波特顏色 一種測定油品腐蝕性的定性方法 主要測定油品有無腐蝕金屬的活性硫化物和元素硫 把一塊已磨光好的銅片浸沒在一定量的試樣中 并按產品標準要求加熱到指定的溫度 保持一定的時間 待試驗周期結束時 取出銅片 在洗滌后與標準色板進行比較 確定腐蝕級別 工業(yè)潤滑油常用的試驗條件為100 或120 3h 指標為在100 3h條件下將銅片置于被測溶液中 試驗過程中銅片表面受待測式樣的侵蝕程度 腐蝕程度共分四級 1 輕度變色 淡橙色 幾乎與新么的銅片一樣 2 中度變色 紫紅色 淡紅色 帶有淡紫色或銀色 或兩種都有 并分別復蓋在紫紅色上的多彩色 3 深度變色 洋紅色 復蓋在黃銅色上的多彩色 有紅和綠顯示的多彩色 孔雀綠 但不帶灰色4腐蝕 透明的黑色 深灰色或僅帶有孔雀綠的棕色 石墨黑色或無光澤的黑色 有光澤的黑色或烏黑發(fā)亮的黑色 銅片腐蝕 以石油餾分 合成油餾分為原料 經加氫精制及精密分餾得到的輕質白油 適用于專用設備校驗 金屬加工 日用化學品等行業(yè) 按照芳烴含量 顏色 硫含量 溴指數(shù)的不同將輕質白油產品分為輕質白油 和輕質白油 輕質白油 按照餾程 閃點及黏度的不同將產品分為 和 共 個牌號輕質白油 按照餾程 閃點及黏度的不同將產品分為 和 共 個牌號 輕質白油 工業(yè)白油 由石油潤滑油餾分經脫蠟 化學精制或加氫而制取的工業(yè)白油 適用作化纖 鋁材加工 殺蟲噴霧劑 橡膠增塑等用油 也適用于作紡織機械 精密儀器的潤滑用油以及壓縮機密封用油 將加氫工業(yè)級白油深度精制 可以生產化妝級和食品級白油 工業(yè)白油 食品級白油 由石油潤滑油餾分經脫蠟 化學精制或加氫而制取的食品級白油 適用于食品工業(yè)加工設備的潤滑 可作食品加工的脫模劑等 食品級白油 食品安全國家標準食品添加劑白油 又名液體石蠟 2017 1 1 化妝品級白油 由石油潤滑油餾分經脫蠟 化學精制或加氫而制取的化妝用白油 適用于作化妝品工業(yè)原料 制作發(fā)乳 發(fā)油 唇油 護膚脂等 一般選取環(huán)烷基餾分油作為原料 化妝品級白油 主要性能指標包括運動粘度 閃點 外觀顏色等 其他指標主要是各類有害雜質的含量限制 化妝品級白油 NBSH0007 2015 由石油潤滑油餾分經脫蠟 化學精制或加氫而制取的醫(yī)藥用白油 適用于制藥工業(yè) 可作為生產輕瀉用的內服劑及生產青霉素的消泡劑 醫(yī)用級白油 白油的主要用途 3 白油主要用途 1 工業(yè)級白油的用途1 工業(yè)機械潤滑油 工業(yè)級白油由于具有化學惰性等特點 主要應用于調配各種工業(yè)機械潤滑油 包括紡織機油 編織機和縫紉機油 變壓器及電纜填充用油 精密儀器儀表的潤滑 航空和星際航行做液壓油和潤滑油 電子元件和計算機的潤滑等 在機油調制當中 工業(yè)級和化妝級 食品級多種粘度的白油都可以用做基礎油 主要根據(jù)機器型號不同 對潤滑油的要求也不同 從5號到100號不等 從調查情況來看 工業(yè)級白油產品在工業(yè)機械潤滑油調制中用量最多 占白油在工業(yè)領域消費量的近一半左右 2 化纖油劑 白油的另一主要用途是在化纖油劑的生產當中 化纖油劑按其應用可分為 滌綸油劑 腈綸油劑 丙綸油劑 錦綸油劑 維綸油劑和粘膠纖維油劑等 按照合成纖維的品種可分為 長絲油劑和短絲油劑 在短絲纖維的加工過程中 含油量一般控制在0 1 0 5 之間 長絲的含油量一般控制在0 5 左右 后加工油劑一般控制在2 左右 化纖油劑主要由平滑劑 乳化劑和抗靜電劑等組成 白油在化纖油劑中主要用做平滑劑 因不同纖維加工過程中對油劑的要求不同 其相應的油劑所需的平滑劑也不相同 白油在滌綸 油劑 滌綸 油劑 丙綸油劑 錦綸油劑 人造纖維油劑等中的用量較大 其用量占油劑組成的30 90 甚至更高 白油在化纖油劑里面使用是按比例調配的 不是純粹使用某種牌號 牌號號數(shù)一般都比較低 例如5號 7號 10號 最多用15號的 考慮到成本 一般價格低的用量就多一些 3 塑料和橡膠生產及加工 白油在塑料和橡膠加工業(yè)主要用于聚乙烯 聚丙烯 聚氨脂 聚苯乙烯及高壓壓縮機內部潤滑油 合成橡膠的填充劑 催化劑的載體劑 聚氯乙烯的增塑劑 潤滑劑等 在合成橡膠行業(yè)當中 熱塑性的橡膠里面會有用到白油做填充劑 增塑劑 潤滑劑等 部分丁苯橡膠企業(yè)生產中應用白油 主要看丁苯橡膠的聚合類型 乳液聚合丁苯橡膠 由于石蠟烴油與其相溶性很差 容易從橡膠中游離出去 所以一般不用白油 而采用芳烴油 白油用在PVC加工中 主要用做脫模劑及配方中用做軟化劑及內潤滑劑 增塑劑 上光劑等 我國這方面應用比較多的是Pvc半成品加工及回收料加工企業(yè) 主要做增塑劑 上光劑等 由于白油具有低污染性和良好的著色性能 因此多用于淺色及較鮮艷的制品中 如淺色的塑料殼體等注射及模壓制品中 淺色橡皮及其它工藝制品等 白油在這方面的用量不多 添加量在5 左右 一般用工業(yè)級10號白油 用32號白油生產的塑料顆粒 4 皮革加工皮革制品需要加入油脂以改善皮革的加工性能 白油在皮革加工中可以用作調制加脂劑 在鞣前 復鞣的時候使用可以提高皮革的柔軟滋潤感 豐滿 彈性等 通常采用工業(yè)級5號 10號白油產品 5 其他在油田鉆井中 國內有使用工業(yè)級10號 15號白油為原料制備驅油劑的應用 除此之外 了解到一些企業(yè)在生產聚丙烯酰胺的過程中應用白油做分散劑 而聚丙烯酰胺主要用在鉆井里面 這一用途可以算作白油在油田鉆井中的間接使用 盡管用量比較小 另外 在劍麻制品生產中也改用白油 白油作為基礎化妝品中的油性物質 在皮膚上形成油膜 除本身賦于滑爽感覺外 還由于屏障效應能阻滯皮膚水分的蒸發(fā) 能提供保濕劑保持皮膚水分的效能 主要用于生產護膚 護發(fā)用品 如潤膚油 防曬霜 防曬油 雪花霜 冷霜 發(fā)乳 發(fā)蠟 頭油 刮須膏 洗手液 洗浴液 嬰兒擦身油 成人按摩油 護發(fā)劑 牙膏等 中國化妝品市場已成為僅次于日本的亞洲第二大市場 同時 國家從2006年4月1日起取消對護膚 護發(fā)品的消費稅 使更多的護膚 護發(fā)品牌走出奢侈品的范疇 為廣大城鄉(xiāng)消費者所接受 化妝品未來的市場趨勢將會越來越好 在我國各類化妝品的市場份額大致為 護膚類約占36 美發(fā)產品約占30 美容化妝品約占18 其他約占16 2 化妝品級白油的用途 1 發(fā)煙硫酸磺化法發(fā)煙硫酸磺化法生產白油的原料可以是潤滑油餾分 例如 減二 減三線 的脫蠟油或是加氫裂化尾油脫蠟油 由于發(fā)煙硫酸磺化法生產白油為間歇性操作 因此裝置生產效率低 白油收率低 作為副產品的酸渣產量大 1t白油大約可產生1 6t左右的酸渣 而且酸渣含有油溶性磺酸 游離硫酸和未磺化的原料油 因此酸渣很難處理 還會造成環(huán)境污染 因此發(fā)煙硫酸磺化法生產白油已經開始在我國被逐漸淘汰 4 白油生產技術 2 三氧化硫磺化法三氧化硫磺化法工藝與發(fā)煙硫酸磺化法基本相同 原理也相同 其優(yōu)點是投資低 操作簡單 磺化效率有所提高 磺化時間縮短 用濃度為6 8 的三氧化硫氣體做磺化劑 磺化效率大大提高 并且減少了磺化劑用量 約減少50 70 而且還可以減少酸渣生成量 約減少50 而且該酸渣無機鹽含量低 可以制成活性炭 冼滌劑和乳化脫模油等產品 3 溶劑萃取法溶劑萃取法生產白油是上世紀80年代由前蘇聯(lián)等國家提出的生產方法 該法的特點是無環(huán)境污染 設備與工藝流程簡單 萃取法生產白油對原料的要求較高 一般用中性油做原料 可生產高品質的壓縮機油 醫(yī)用白油和化妝級白油 4 烯烴聚合法由于食品工業(yè)的快速發(fā)展 盡可能地提高負荷 速度和操作溫度 因此需要提供更高質量的食品級潤滑劑 以滿足越來越苛刻的要求 目前國外采用烯烴聚合法生產白油較多 其主要的原因是原料來源豐富 經濟性高 而且得到的產品質量高 特適用于醫(yī)用 化妝品和食品級應用 不過目前只有以 烯烴為原料合成的支鏈烷烴油能滿足上述要求 通過該法合成的白油沒有環(huán)烷烴和直鏈分子 因此具有較好的黏溫性能和較低的傾點 這種白油純度高 而且沒有多環(huán)芳烴和無機雜質 5 加氫法加氫法生產白油是指在一定溫度 較高氫氣分壓力的條件下 原料油和氫氣通過裝有催化劑的反應器時發(fā)生反應 原料油中的硫 氮 氧 金屬 烯烴和芳烴等雜原子或者化合物被加氫去除或加氫飽和 生成飽和烴和其他反應產物的過程 以不同原料 潤滑油基礎油和加氫裂化尾油為原料 的加氫法生產白油的工藝包括一段加氫 兩段加氫和三段加氫 加氫法反應壓力通常均在15KPa以上 一段白油加氫工藝 對原料要求較為嚴格 要求原料的質量較好 例如 加氫裂化尾油經過酮苯脫蠟后的脫蠟油 經過糠醛精制 酮苯脫蠟 白土精制的潤滑油基礎油 加氫處理 臨氫降凝 異構降凝 基礎油或臨氫降凝后的加氫裂化尾油 原料的芳烴含量一般小于5 還要有較低的硫含量和氮含量 防止白油加氫催化劑活性金屬 主要是 族金屬元素 成分失活 經過一段加氫法可以得到化妝級或工業(yè)級白油 當以常三線 減二線和減三線餾分為原料生產