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基础油白油基础知识市场部罗晓飞 1 基础油的定义2 基础油的成分及影响基础油性能的原因3 基础油的分类及用途4 基础油的指标 一 基础油篇 基础油是生产润滑油的最基本的物质 不仅是添加剂的载体 更是润滑油的主体 润滑油基础油主要分矿物基础油 合成基础油以及动 植物油基础油三类 今天我们主要一起学习矿物油基础油 下面简称基础油 1 什么是基础油 1 矿物油基础油化学成分 烷烃 直链 支链 多支链 环烷烃 单环 双环 多环 芳烃 单环芳烃 多环芳烃 环烷基芳烃以及含氧 含氮 含硫有机化合物 胶质 沥青质等非烃类化合物 2 基础油的成分及影响基础油性能的原因 烃类是构成矿物基础油的主要成分 烃结构对基础油的黏度 黏温性质 凝点等性能均有显著影响 对运动粘度的影响烃类的黏度与其分子结构 分子大小 环的数目和类型有关 基础油的黏度随烃类相对分子质量的增大而增大 也就是说分子量越大黏度越高 在碳原子数相同的各种烃类中 烷烃的黏度最小 芳香烃次小 环烷烃的黏度最大 并且随着环数在分子中的比例增加而增加 在环数相同的烃类中 黏度随侧链长度的增加而增加 2 影响基础油性能的原因 对黏度指数的影响烃类本身的黏度指数差别很大 在基础油所含的烃类中 以正构烷烃的黏度指数最高 能达到180以上 异构烷烃的黏度指数比相应的正构烷烃的要低一些 并且随着分支程度的增加而下降 各种烃类的黏度指数由高到低的顺序 正构烷烃 异构烷烃 环烷烃 芳烃 对凝点的影响各种烃类的凝点由高到低的顺序为 正构烷烃 异构烷烃 环烷烃 芳烃正构烷烃的凝点最高 且随碳原子数增加而升高 异构烷烃的凝点比同分子量的正构烷烃的低 而且随着分支程度的增大而迅速下降 带侧链的环状烃 侧链分支程度愈大 凝点下降也愈快 从分子结构对基础油的一些物理性质的影响可以看出 要想从烃分子的结构来改变基础油的性能是受到限制的 当改变分子结构使某一性能改善的同时 往往另一性能就变差 产品的黏度指数与凝点不能兼得 1 按原油性质分类 国外各大石油公司过去曾经根据原油的性质和加工工艺把基础油分为石蜡基基础油 中间基基础油 环烷基基础油等 2 API对基础油的分类 美国石油协会 API 于1993年将基础油分为五类 API1509 并将其并入API发动机油发照认证系统 EOLCS 中 3 我国基础油的分类标准 4 行业名称对照表 3 基础油的分类及用途 石油烃特性因数又称石油烃K值 特性因数K常用以划分石油和石油馏分的化学组成 在评价原料的质量上被普遍使用 它是由密度和平均沸点计算得到 特性因数是一种说明原料石蜡烃含量的指标 K值高 原料的石蜡烃含量高 K值低 原料的石蜡烃含量低 特性因数K大于12 1为石蜡基原油 K为11 5 12 1为中间基原油 K为10 5 11 5为环烷基原油 1 基础油以原油性质分类 2 API基础油分类和生产方式 第一类基础油APIGroupI 传统溶剂精炼矿物油 是由石油分馏 进一步改进溶剂萃取流程 提高某些属性 如抗氧化和消除蜡 第二类基础油APIGroupII 加氢裂解矿物油 是由石油分馏加氢 更完善和净化 第三类基础油APIGroupIII 高度加氢裂解或加氢异构化蜡合成油 是较第二类高度加氢裂解生产的基础油或加氢异构化蜡合成油 第四类基础油APIGroupIV是聚 烯烃合成油 PAOs 第五类基础油APIGroupV是一个包罗万象的类别 非第一类及第四类所描述的 第五类基础油包括多元醇酯 聚烯娙基二醇类 氧化安定性 低温流动性 粘度指数 与添加剂相容性 不同类别基础油性能比较 类 SF SM CG CI 4 主要用作多级油基础油 也可调合低粘度等级齿轮油 高性能汽轮机油 类 SG SJ CF CH 可以调合10W XX 15W XX 20 XX多级油 也可调合各级别齿轮油 纺织用油 抗磨液压油 导热油 金属加工油 类 一般只用于调合单级油 机械油 齿轮油 普通液压油 防锈油 不同类别基础油用途 3 我国对基础油的分类标准Q SHR001 95标准 4 我国行业标准及名称对照表 赛氏粘度 即赛波特粘度 是一定量的试样 在规定温度 如100 F F210 F或122 F等 下从赛氏粘度计流出60毫升所需的秒数 以 秒 单位 赛氏粘度有赛氏通用粘度及赛氏重油粘度之分 两种粘度计的差别主要在于试样流出孔的口径上 赛氏通用粘度计之孔口径较小 重油粘度计较大 一般当以赛氏通用粘度计测得之流出时间超过2000秒时 则改用赛氏重油粘度计 中石油通用润滑油基础油标准 中石化润滑油基础油协议标准 4 基础油的指标 润滑油黏度随温度变化的性质 称为油品的黏温性能 黏度指数 viscosityindex 表示石油产品的运动黏度随温度变化这个特征的一个约定值 对于运动黏度相近的油品 黏度指数越高 温度对运动黏度影响越小 润滑油的粘度指数比较低 当温度升高时润滑油的粘度会迅速下降 导致润滑油流失 影响润滑 然而当温度降低时润滑油的粘度又会迅速升高 甚至丧失流动性 也会影响润滑 黏度指数 运动黏度即流体的动力粘度与同温度 40 100 下该流体密度 之比 单位为 m 2 s 用小写字母v表示 运动黏度 闪点 是在规定的试验条件下 使用某种点火源造成液体汽化而着火的最低温度 闪燃是液体表面产生足够的蒸气与空气混合形成可燃性气体时 遇火源产生短暂的火光 发生一闪即灭的现象 闪燃的最低温度称为闪点 用规定的开口闪点测定器所测得的结果叫做开口闪点 以 表示 常用于测定润滑油 用规定的闭口闪点测定器所测得的结果叫做闭口闪点 以 表示 常用以测定煤油 柴油 变压器油等 闪点 氧化安定性是指石油产品在长期储存或长期高温下使用时抵抗热和氧化作用 保持其性质不发生永久变化的能力 测试方法 把50克要测试的油 5毫升水 和催化剂 铜线 放进筒型实验管内 在温度25度C时 用氧气把管内压力加到620KPa 把管放在150度C的油浴 旋转至150rpm 管内压力会升高 然后因为油被氧化而回落 当压力从最高点回落175Kpa时 把开始油浴至这刻需要的时间纪录下来 这时间就是油抗氧化能力的指数 时间越长 油的质量就越高 完全没有经过处理的油可能只有30分钟 非常高质量的油可以达到1000分钟 氧弹是指这个能受压力的氧化实验管 这是测试法的主要工具 氧化安定性 旋转氧弹法 石油产品低温流动性表示石油产品在低温下能否流动的性能 是一项制定油品使用性能指标 在柴油 燃料油及某些润滑油 如传动油 齿轮油 内燃机油等 的规格中均有规定的限值 柴油以其冷过滤点表示 燃料油 齿轮油 传动油等都可以用低温下的泵送温度表示 基础油一般以倾点和凝点表示 低温流动性 凝点 condensationpoint 是指油品试样在规定条件下冷却到液面不流动时的最高温度 又称凝固点 通常以脱蜡或加降凝剂的方法来降低石油产品的凝点 脱蜡程度深则凝点也低 倾点 是指油品在规定的试验条件下 被冷却的试样能够流动的最低温度 浊点润滑油的浊点是表示当温度降低到某一数值时 润滑油中开始析出石蜡时的温度 凝点 浊点和倾点 S solvent 表示溶剂精制工艺N neutral 意思是中性油 矿物润滑油基础油 国际通用的基础油俗称一般表示为150SN 70N等SN溶剂精制中性油 专指1类油 颜色淡黄色 如150SN 400SN等等 为空白基础油 不含任何添加剂 N中性油 主要指2类加氢油 3类加氢油 颜色水白色 如100N 150N 600N等等 为空白基础油 不含任何添加剂 BS是BrightStock 光亮油 如120BS 150BS 中性油按100华氏度粘度 SUS 赛氏粘度秒 分类 如150SN的100F赛氏粘度为150左右 光亮油按100摄氏度粘度 SUS 赛氏粘度秒 分类 如150BS的100C赛氏粘度为150左右 基础油中的N和SN BS 调和厂内部生产车间 1 白油的定义2 白油的行业标准3 白油的主要用途4 白油生产技术 二 白油 白油是由饱和的烷烃和环烷烃组成的碳氢化合物的混合物 产品不溶于水 无色 无味 无嗅 在长时间内不会变色 具有较强的化学和物理稳定性 白油的牌号通常以40 运动粘度大小来划分 白油的分类通常根据其饱和烃的纯度进行分类 国内将白油产品分为四个等级 粗白油 轻质白油 工业级 化妆品级 食品级和医药级 一般认为化妆品级以上产品是高档产品 1 白油的定义 2 白油的行业标准 白油 2015年前 中石化指导意见中的行业标准为 工业级白油标准 SHT0006 2002 食品级国家白油标准 GB4853 2008 化妆用白油标准 SH0007 1990 1998年确认 2016年3月起 经国家能源局核准 新增了三个行业标准 粗白油标准 NB SH T0914 2015 轻质白油标准 NB SH T0913 2015 化妆品级白油标准 NB SH0007 2015 2017年1月1日国家颁布 食品添加剂白油 又名液体石蜡 的食品安全国家标准 取代了以前的食品级国家白油标准 白油行业标准 由矿物油经精制工艺生产的粗白油 适用于白油成品生产的原料 主要限制指标是运动粘度 40 和芳烃含量 该标准将运动粘度 40 在1 120mm2 s范围的 芳烃含量低于15 高标号20 的石油组分纳入 粗白油 概念范畴 2015年前 白油料没有统一的行业标准 原则上属于消费税应税范围 视同为石脑油 粗白油标准实施后 满足该标准的白油料 称为粗白油 粗白油 NBSHT0914 2015 粗白油指标 赛波特颜色是指 当透过试样液柱与标准色板观测对比时 测得的与三种标准色板之一最接近时的液柱高度数值 赛波特颜色号规定为 16 最深 30 最浅 按照规定的方法调整试样的液柱高度 直到试样明显地浅于标准色板的颜色为止 赛波特颜色 一种测定油品腐蚀性的定性方法 主要测定油品有无腐蚀金属的活性硫化物和元素硫 把一块已磨光好的铜片浸没在一定量的试样中 并按产品标准要求加热到指定的温度 保持一定的时间 待试验周期结束时 取出铜片 在洗涤后与标准色板进行比较 确定腐蚀级别 工业润滑油常用的试验条件为100 或120 3h 指标为在100 3h条件下将铜片置于被测溶液中 试验过程中铜片表面受待测式样的侵蚀程度 腐蚀程度共分四级 1 轻度变色 淡橙色 几乎与新么的铜片一样 2 中度变色 紫红色 淡红色 带有淡紫色或银色 或两种都有 并分别复盖在紫红色上的多彩色 3 深度变色 洋红色 复盖在黄铜色上的多彩色 有红和绿显示的多彩色 孔雀绿 但不带灰色4腐蚀 透明的黑色 深灰色或仅带有孔雀绿的棕色 石墨黑色或无光泽的黑色 有光泽的黑色或乌黑发亮的黑色 铜片腐蚀 以石油馏分 合成油馏分为原料 经加氢精制及精密分馏得到的轻质白油 适用于专用设备校验 金属加工 日用化学品等行业 按照芳烃含量 颜色 硫含量 溴指数的不同将轻质白油产品分为轻质白油 和轻质白油 轻质白油 按照馏程 闪点及黏度的不同将产品分为 和 共 个牌号轻质白油 按照馏程 闪点及黏度的不同将产品分为 和 共 个牌号 轻质白油 工业白油 由石油润滑油馏分经脱蜡 化学精制或加氢而制取的工业白油 适用作化纤 铝材加工 杀虫喷雾剂 橡胶增塑等用油 也适用于作纺织机械 精密仪器的润滑用油以及压缩机密封用油 将加氢工业级白油深度精制 可以生产化妆级和食品级白油 工业白油 食品级白油 由石油润滑油馏分经脱蜡 化学精制或加氢而制取的食品级白油 适用于食品工业加工设备的润滑 可作食品加工的脱模剂等 食品级白油 食品安全国家标准食品添加剂白油 又名液体石蜡 2017 1 1 化妆品级白油 由石油润滑油馏分经脱蜡 化学精制或加氢而制取的化妆用白油 适用于作化妆品工业原料 制作发乳 发油 唇油 护肤脂等 一般选取环烷基馏分油作为原料 化妆品级白油 主要性能指标包括运动粘度 闪点 外观颜色等 其他指标主要是各类有害杂质的含量限制 化妆品级白油 NBSH0007 2015 由石油润滑油馏分经脱蜡 化学精制或加氢而制取的医药用白油 适用于制药工业 可作为生产轻泻用的内服剂及生产青霉素的消泡剂 医用级白油 白油的主要用途 3 白油主要用途 1 工业级白油的用途1 工业机械润滑油 工业级白油由于具有化学惰性等特点 主要应用于调配各种工业机械润滑油 包括纺织机油 编织机和缝纫机油 变压器及电缆填充用油 精密仪器仪表的润滑 航空和星际航行做液压油和润滑油 电子元件和计算机的润滑等 在机油调制当中 工业级和化妆级 食品级多种粘度的白油都可以用做基础油 主要根据机器型号不同 对润滑油的要求也不同 从5号到100号不等 从调查情况来看 工业级白油产品在工业机械润滑油调制中用量最多 占白油在工业领域消费量的近一半左右 2 化纤油剂 白油的另一主要用途是在化纤油剂的生产当中 化纤油剂按其应用可分为 涤纶油剂 腈纶油剂 丙纶油剂 锦纶油剂 维纶油剂和粘胶纤维油剂等 按照合成纤维的品种可分为 长丝油剂和短丝油剂 在短丝纤维的加工过程中 含油量一般控制在0 1 0 5 之间 长丝的含油量一般控制在0 5 左右 后加工油剂一般控制在2 左右 化纤油剂主要由平滑剂 乳化剂和抗静电剂等组成 白油在化纤油剂中主要用做平滑剂 因不同纤维加工过程中对油剂的要求不同 其相应的油剂所需的平滑剂也不相同 白油在涤纶 油剂 涤纶 油剂 丙纶油剂 锦纶油剂 人造纤维油剂等中的用量较大 其用量占油剂组成的30 90 甚至更高 白油在化纤油剂里面使用是按比例调配的 不是纯粹使用某种牌号 牌号号数一般都比较低 例如5号 7号 10号 最多用15号的 考虑到成本 一般价格低的用量就多一些 3 塑料和橡胶生产及加工 白油在塑料和橡胶加工业主要用于聚乙烯 聚丙烯 聚氨脂 聚苯乙烯及高压压缩机内部润滑油 合成橡胶的填充剂 催化剂的载体剂 聚氯乙烯的增塑剂 润滑剂等 在合成橡胶行业当中 热塑性的橡胶里面会有用到白油做填充剂 增塑剂 润滑剂等 部分丁苯橡胶企业生产中应用白油 主要看丁苯橡胶的聚合类型 乳液聚合丁苯橡胶 由于石蜡烃油与其相溶性很差 容易从橡胶中游离出去 所以一般不用白油 而采用芳烃油 白油用在PVC加工中 主要用做脱模剂及配方中用做软化剂及内润滑剂 增塑剂 上光剂等 我国这方面应用比较多的是Pvc半成品加工及回收料加工企业 主要做增塑剂 上光剂等 由于白油具有低污染性和良好的着色性能 因此多用于浅色及较鲜艳的制品中 如浅色的塑料壳体等注射及模压制品中 浅色橡皮及其它工艺制品等 白油在这方面的用量不多 添加量在5 左右 一般用工业级10号白油 用32号白油生产的塑料颗粒 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调制加脂剂 在鞣前 复鞣的时候使用可以提高皮革的柔软滋润感 丰满 弹性等 通常采用工业级5号 10号白油产品 5 其他在油田钻井中 国内有使用工业级10号 15号白油为原料制备驱油剂的应用 除此之外 了解到一些企业在生产聚丙烯酰胺的过程中应用白油做分散剂 而聚丙烯酰胺主要用在钻井里面 这一用途可以算作白油在油田钻井中的间接使用 尽管用量比较小 另外 在剑麻制品生产中也改用白油 白油作为基础化妆品中的油性物质 在皮肤上形成油膜 除本身赋于滑爽感觉外 还由于屏障效应能阻滞皮肤水分的蒸发 能提供保湿剂保持皮肤水分的效能 主要用于生产护肤 护发用品 如润肤油 防晒霜 防晒油 雪花霜 冷霜 发乳 发蜡 头油 刮须膏 洗手液 洗浴液 婴儿擦身油 成人按摩油 护发剂 牙膏等 中国化妆品市场已成为仅次于日本的亚洲第二大市场 同时 国家从2006年4月1日起取消对护肤 护发品的消费税 使更多的护肤 护发品牌走出奢侈品的范畴 为广大城乡消费者所接受 化妆品未来的市场趋势将会越来越好 在我国各类化妆品的市场份额大致为 护肤类约占36 美发产品约占30 美容化妆品约占18 其他约占16 2 化妆品级白油的用途 1 发烟硫酸磺化法发烟硫酸磺化法生产白油的原料可以是润滑油馏分 例如 减二 减三线 的脱蜡油或是加氢裂化尾油脱蜡油 由于发烟硫酸磺化法生产白油为间歇性操作 因此装置生产效率低 白油收率低 作为副产品的酸渣产量大 1t白油大约可产生1 6t左右的酸渣 而且酸渣含有油溶性磺酸 游离硫酸和未磺化的原料油 因此酸渣很难处理 还会造成环境污染 因此发烟硫酸磺化法生产白油已经开始在我国被逐渐淘汰 4 白油生产技术 2 三氧化硫磺化法三氧化硫磺化法工艺与发烟硫酸磺化法基本相同 原理也相同 其优点是投资低 操作简单 磺化效率有所提高 磺化时间缩短 用浓度为6 8 的三氧化硫气体做磺化剂 磺化效率大大提高 并且减少了磺化剂用量 约减少50 70 而且还可以减少酸渣生成量 约减少50 而且该酸渣无机盐含量低 可以制成活性炭 冼涤剂和乳化脱模油等产品 3 溶剂萃取法溶剂萃取法生产白油是上世纪80年代由前苏联等国家提出的生产方法 该法的特点是无环境污染 设备与工艺流程简单 萃取法生产白油对原料的要求较高 一般用中性油做原料 可生产高品质的压缩机油 医用白油和化妆级白油 4 烯烃聚合法由于食品工业的快速发展 尽可能地提高负荷 速度和操作温度 因此需要提供更高质量的食品级润滑剂 以满足越来越苛刻的要求 目前国外采用烯烃聚合法生产白油较多 其主要的原因是原料来源丰富 经济性高 而且得到的产品质量高 特适用于医用 化妆品和食品级应用 不过目前只有以 烯烃为原料合成的支链烷烃油能满足上述要求 通过该法合成的白油没有环烷烃和直链分子 因此具有较好的黏温性能和较低的倾点 这种白油纯度高 而且没有多环芳烃和无机杂质 5 加氢法加氢法生产白油是指在一定温度 较高氢气分压力的条件下 原料油和氢气通过装有催化剂的反应器时发生反应 原料油中的硫 氮 氧 金属 烯烃和芳烃等杂原子或者化合物被加氢去除或加氢饱和 生成饱和烃和其他反应产物的过程 以不同原料 润滑油基础油和加氢裂化尾油为原料 的加氢法生产白油的工艺包括一段加氢 两段加氢和三段加氢 加氢法反应压力通常均在15KPa以上 一段白油加氢工艺 对原料要求较为严格 要求原料的质量较好 例如 加氢裂化尾油经过酮苯脱蜡后的脱蜡油 经过糠醛精制 酮苯脱蜡 白土精制的润滑油基础油 加氢处理 临氢降凝 异构降凝 基础油或临氢降凝后的加氢裂化尾油 原料的芳烃含量一般小于5 还要有较低的硫含量和氮含量 防止白油加氢催化剂活性金属 主要是 族金属元素 成分失活 经过一段加氢法可以得到化妆级或工业级白油 当以常三线 减二线和减三线馏分为原