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它是如何生产出来的?润滑剂中有哪些成分?

润滑剂中含有 70-100{aefdc1ce9998bd9dbf33b78463c450130094ff3de39f32e9f75e3a3ca2d37e29} 种化合物,基础润滑油中含有多达 30{aefdc1ce9998bd9dbf33b78463c450130094ff3de39f32e9f75e3a3ca2d37e29} 种化合物,这些化合物称为添加剂,是完全混合的。

润滑油 :什么是润滑剂?润滑剂是如何生产出来的?

Α. 矿物基基础润滑油
从原油中精炼

从油井获得的天然油或原油是碳氢化合物、气体和其他外来成分的混合物。

上述原油成分可以整合到更一般的类别中。其中的一些成分可以赋予润滑剂所需的属性,而另外一些成分则具有有害的属性和效果。碳氢化合物是“原油”的主流有机成分,仅由碳和氢组成。它们分类如下(图1):

  • 饱和线性或支化单键碳链结构的 链烷或石蜡 ,
  • 碳双键中具有饱和(或不饱和)分子的 烯烃或烯 ,
  • 五个或六个单键碳原子组成的饱和 环状 结构的 Ali- 环状 碳氢化合物或环烷,
  • 具有双键环状结构且 基本上依赖 于六重苯环(C6H6)的芳香烃。

以原油中烷类/石蜡(结晶质地碳氢化合物,常温下为固体,颜色近似白色)和沥青(由多环芳香烃组成的黑色或黑褐色结晶或半固体化合物)的基本含量为标准,我们将原分为三个主要类别:

  • 石蜡基油

较低的特定比,含有石蜡,沥青很少或没有,并去除了很大比重的矿物油。宾夕法尼亚州和北海出产的石油即属于这一类别。

  • 沥青和环烷基油

的特定比,含有石蜡,沥青很少或没有,并去除了小部分比重的矿物油。尼日利亚、加利福尼亚、墨西哥、墨西哥湾和委内瑞拉出产的石油即属于这一类别。

  • 混合基油

混合基油中含有沥青和石蜡(90{aefdc1ce9998bd9dbf33b78463c450130094ff3de39f32e9f75e3a3ca2d37e29}),绝大多数原油(例如,中东出产的原油和美国东德克萨斯州出产的原油)均属于这一类别。

值得注意的是,不仅不同地方的油井出产的“原油”的成分不同,即使同一地区不同油井出产的“原油”的成分也各不相同。在炼油厂,“原油” 经过分馏和多道工序,成为了几种类型的燃料、基础矿物油、石蜡、沥青,甚至还有一些二次产品(图2)。

基础油的生产工艺包括以下步骤:

  • 蒸馏在非常低和非常高的沸点下除去成分、使馏出物保持在润滑剂沸腾范围内的过程。
  • 去除芳烃这样会给润滑油高比例饱和烃,并提高其粘度指数和稳定性。
  • 脱蜡:去除并控制润滑剂的低温性能。
  • 精加工:去除极性成分并改善基础油的颜色和稳定性。

炼油厂蒸馏塔返回的基础油取决于润滑剂沸点范围内所需成分的比例。衍生自不同原油的基础油馏出物具有大相迥异的属性。

尽管从技术上来说,精炼和加工工艺都是为了生产属性良好的 基础矿物油 而研发出来的,但生产出来的产品并不能满足当今应用的要求。

因此,基础矿物油中添加了化学 添加剂 或 改进剂 以便增强其物理化学特性和属性,同时赋予每种应用所需的最终产品性能和特性。这项工作是在位于炼油厂内或者炼油厂外的混合装置中完成。

重新精炼使用过的润滑剂

由于存在杂质和其他产品(例如,其他矿物和/或合成基础油、水、燃料、沥青产品等等)或者由于失去原有属性,废弃润滑剂在使用过程中会受到污染从而变得不适合润滑。其 在再次精炼时会将水、油和沥青产品分离,并通过蒸馏(例如在精炼过程中)回收润滑油(馏出物)。

加氢处理装置会在选定催化剂存在的情况下处理润滑剂(馏出物),清除使润滑剂不适合用作基础油的不想要的化合物。这样烯(烯烃)和芳香族成分就可以在高质量附加值饱(链烷)和/或环烷( 环状 )基中完成转化,其毒性就会更低且更为“中性”。更具体地说,它们会呈现:

  • 完美的色泽
  • 高粘度指数
  • 低挥发性(可变性)/高稳定性
  • 硫含量低(硫是一种氧化和腐蚀性“材料”),一方面可以提高基础油的质量和稳定性,另一方面可以长期保护,例如,柴油颗粒过滤器 (或 DPF) 、柴油发动机。
  • 非常低的酸度 , 这意味着产生的基础油 (假定去除芳香族化合物的情况下;见下文) 可以表现出高氧化稳定性 (因此不易氧化)。
  • 多环芳烃 (PAH) 含量低;多环芳烃会降低基础油的质量,因为它们的酸度会引发能够大大缩短了其使用寿命的连锁反应
  • 低流动点,适用于预期在低温下工作的最终润滑剂产品配方(配合进一步对流动点起抑制作用的特殊添加剂)。

生成的基础 润滑油 中配合化学添加剂即可制成各种用途的润滑剂;润滑剂在其生命周期结束后收集并经过炼油厂的重新处理,即可再次开始其生命周期。

Β.合成基润滑油

合成 润滑油 最初出现于 20 世纪 30 年代早期,当时合成碳氢化合物和酯类技术同时在德国和美国兴起。不断扩大的温度功能范围内(主要由军用飞机发动机的发展推动)对高性能润滑剂需求的日益增长标志着合成润滑剂技术的 不断发展。

今天,需要润滑的所有领域和应用上使用的 几乎 都是合成润滑油:汽车、船舶、工业,当然还有航空航天。对各种基础油作为最终润滑剂的潜在合成基础油的用途进行了研究,其中最佳的是:

聚a-烯烃(PAO)

聚a-烯烃(英文缩写:是经由通常所称的“合成”工艺生产出来的。它们完全是 衍生自α-烯烃聚合物的合成化合物。这是一种用于生产合成润滑剂的特殊类型的烯烃(有机)。因为它们具有非常稳定的结构和高度均匀的分子链,具有广泛的润滑性。

酯类

酯类是由酸与醇或酚反应得到的 100{aefdc1ce9998bd9dbf33b78463c450130094ff3de39f32e9f75e3a3ca2d37e29}种合成化合物。  有着优异润滑性的化学组成各不相同的多种酯出于各种原因,被用作生产最终润滑剂的添加剂或基础油。由于酯类的成本很高,它们在配方中小比例使用,以便改善最终产品的稳定性。

API(美国石油协会)根据其来源(矿物或合成)、生产方法/工艺、粘度指数范围以及饱烃的百分比,对基础油进行了分类。

合成基润滑剂或矿物基润滑剂?

合成基润滑剂:

  • 可以提供更好的热稳定性和氧化稳定性。
  • 可以保持自身粘度。
  • 在不同条件下不太易变。
  • 具有更好的摩擦属性。
  • 对添加剂有较低的溶解度。低溶解度不仅使得在最终产品的复合和生产过程中很难溶解一些重要的添加剂,而且还降低了许多关键质量参数,例如分散性(悬浮酸性副产物的维持及其 溶解 )和对各种弹性体(例如,与油接触时,可能会收缩或“膨胀”的垫料)的兼容性。

更为昂贵。

基础油对最终润滑剂的性能有何影响?

理想的性能特征:

  • 更高的热稳定性和氧化稳定性。
  • 高粘度指数。
  • 低挥发性;这意味着润滑剂可以抵抗由于高温带来的蒸发,因此其流变学特征不会损失 (即其粘度)。
  • 低流点。
  • 与弹性体( 垫料 )的兼容性(见上文)。
  • 添加剂的溶解度。

因此,润滑剂的选择完全取决于其 预期的 用途。

C. 化学添加剂

添加剂是用来影响润滑剂所要求的性能特性和 性能 的化学化合物。添加剂的类别如下:

  • 抗氧化剂:抗氧化剂可以限制氧气对润滑油的“攻击”,并减少其增脂,特别是在高温下。
  • 清洁剂:控制沉积物并保持发动机清洁的金属化合物。
  • 分散剂:可以将沉积物和副产物悬浮在润滑剂中,防止其产生的非金属(无灰)有机化合物
  • 抗磨损剂:抗磨损剂可以防止磨损。它们通常是基于锌、磷酸盐或其他有机金属物质。
  • 生锈和酸度抑制剂:它们可以防止酸在金属表面的“侵蚀”。
  • 摩擦改良剂:摩擦改良剂可以减少摩擦;其化学成分各不相同,具体要取决于润滑剂的类型。
  • 极压添加剂:极压添加剂通常是基于硫-磷的添加剂。它们主要存在于变速箱润滑剂中,也存在于空气压缩机、液压系统和机床(滑块和锚链/链条)的润滑剂中。
  • 消泡剂:它们可以防止润滑剂因空气的存在而起泡,从而有助于保持润滑膜和润滑油的泵送能力。
  • 粘度指数改善剂:随着温度的升高,粘度指数改善剂可以改变稀释率(以及粘度指数)。粘度指数改善剂属于聚合物;其化学成分各不相同,具体要取决于润滑剂的类型。
  • 流点退化 剂:它们可以提高润滑剂在低温下的流动能力。
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