150BS在鋰基潤(rùn)滑脂中的研發(fā)與應(yīng)用

李欣，馬小虎，馬忠庭，陶立新

(1.中國(guó)石油新疆克拉瑪依石化有限責(zé)任公司煉油化工研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2.中國(guó)石油新疆克拉瑪依石化有限責(zé)任公司工業(yè)水車間，新疆 克拉瑪依 834003)

150BS在鋰基潤(rùn)滑脂中的研發(fā)與應(yīng)用

李欣1，馬小虎2，馬忠庭1，陶立新1

(1.中國(guó)石油新疆克拉瑪依石化有限責(zé)任公司煉油化工研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2.中國(guó)石油新疆克拉瑪依石化有限責(zé)任公司工業(yè)水車間，新疆 克拉瑪依 834003)

某石化公司能生產(chǎn)滿足市場(chǎng)需求的150BS，150BS最初都應(yīng)用于調(diào)制內(nèi)燃機(jī)油、齒輪油以及充油橡膠和光纜等，因其可降低昂貴的稠化劑用量。某石化公司科研院所開(kāi)展150BS光亮油系列產(chǎn)品在鋰基潤(rùn)滑脂中的研發(fā)以及推廣應(yīng)用，獲得市場(chǎng)認(rèn)可和接受。文章就150BS光亮油在鋰基系列潤(rùn)滑脂的研發(fā)和應(yīng)用情況，以及市場(chǎng)上利用150BS光亮油作為基礎(chǔ)油在不同產(chǎn)品中的應(yīng)用情況做了調(diào)研介紹，最后就150BS光亮油在潤(rùn)滑脂的應(yīng)用中進(jìn)行了展望，提出了作者的思路。

150BS；潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油；應(yīng)用；展望

0 引言

150BS光亮油是一種重要的高黏度潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油，主要應(yīng)用于調(diào)制內(nèi)燃機(jī)油、齒輪油，可降低昂貴的稠化劑用量，近年來(lái)隨著充油橡膠和光纜等產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)興起，150BS光亮油市場(chǎng)需求也越來(lái)越大。BS光亮油的生產(chǎn)對(duì)原料油的要求較特殊，技術(shù)難度較大、成本較高，國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)幾家煉廠能夠生產(chǎn)?？死斠朗止镜臐?rùn)滑油高壓加氫裝置，是采用中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院研制開(kāi)發(fā)的成套潤(rùn)滑油高壓加氫技術(shù)。工藝流程為加氫處理、臨氫降凝、加氫補(bǔ)充精制的三段串聯(lián)。通過(guò)引入先進(jìn)的加氫工藝技術(shù)，以及持續(xù)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)，使克石化成為國(guó)內(nèi)中、高檔環(huán)烷基油的最主要供應(yīng)商之一。我院從產(chǎn)品質(zhì)量與收率的平衡角度考慮，開(kāi)展150BS光亮油系列產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，以滿足市場(chǎng)差別化的需求。

1 150BS在克石化鋰基系列潤(rùn)滑脂的研發(fā)和應(yīng)用情況

1.1 鋰基潤(rùn)滑脂的研究方法

實(shí)驗(yàn)室采用的制造潤(rùn)滑脂方法是常用的三步法：具體制造潤(rùn)滑脂的工藝圖如下。

圖1 鋰基潤(rùn)滑脂制脂工藝流程

1.2 鋰基潤(rùn)滑脂原料選擇

1.2.1 基礎(chǔ)油選擇

潤(rùn)滑脂的性能主要取決于基礎(chǔ)油，基礎(chǔ)油不同，制備的潤(rùn)滑脂的理化性質(zhì)也存在一定的差異，一些國(guó)外公司，如美國(guó)的Witco公司和日本協(xié)同公司，考慮到要求的潤(rùn)滑脂具有較高的油膜強(qiáng)度，都推薦使用采用中黏度指數(shù)的高黏度基礎(chǔ)油生產(chǎn)的潤(rùn)滑脂，[3]于是選擇了150BS和其他油品作為基礎(chǔ)油。

1.2.2 稠化劑的選擇和比例確定

單獨(dú)以硬脂酸生產(chǎn)鋰基潤(rùn)滑脂時(shí)候，鋰皂的稠化能力較低，機(jī)械安定性較差；單獨(dú)使用12-羥基硬脂酸作為鋰基潤(rùn)滑脂時(shí)，稠化能力較強(qiáng)，機(jī)械安定性要強(qiáng)，但是膠體安定性較差。所以實(shí)驗(yàn)室研究探索利用硬脂酸和12-羥基硬脂酸按照一定比例作為鋰基潤(rùn)滑脂的脂肪酸原料最為合適。

1.2.3 潤(rùn)滑脂需求調(diào)研

2007年通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，了解到烏魯木齊八一鋼廠的軋鋼車間的流程線上在用美孚的2號(hào)極壓鋰基脂(簡(jiǎn)稱美孚脂)，在使用中存在價(jià)格高、抗水性差和極壓性差的問(wèn)題，鋼廠連鑄設(shè)備和連軋?jiān)O(shè)備長(zhǎng)期工作在重載和存在沖擊負(fù)荷的工況條件下，所以要求研制的潤(rùn)滑脂所用的基礎(chǔ)油必須具有良好的熱穩(wěn)定性、氧化安定性以及良好的黏溫性。

潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油是膠體分散體系中的分散介質(zhì)，是潤(rùn)滑脂的主要組成部分，一般占潤(rùn)滑脂總重量的80%～90%。潤(rùn)滑脂的性能主要取決于基礎(chǔ)油，基礎(chǔ)油不同，制備的潤(rùn)滑脂的理化性質(zhì)也存在一定的差異?；A(chǔ)油的主要功能是發(fā)揮其潤(rùn)滑作用，并作為添加劑的載體，基礎(chǔ)油的餾分組成和分子量能完全決定脂的高溫蒸發(fā)性能和脂的低溫黏度，它的性能好壞直接影響潤(rùn)滑脂的氧化安定性及抗剪切能力,而且潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油對(duì)錐入度、滴點(diǎn)以及低溫流動(dòng)性能也有一定的影響, 因此確定適宜的基礎(chǔ)油就非常重要[1]。

一些國(guó)外公司，如美國(guó)的Witco公司和日本協(xié)同公司，考慮到要求的潤(rùn)滑脂具有較高的油膜強(qiáng)度，都推薦使用采用中黏度指數(shù)的高黏度基礎(chǔ)油生產(chǎn)潤(rùn)滑脂，通過(guò)大量調(diào)研分析，以及實(shí)驗(yàn)室的反復(fù)探索發(fā)現(xiàn)精制石油潤(rùn)滑油的石蠟基的黏度指數(shù)高?？寡趸捕ㄐ院茫瑑A點(diǎn)高，熱安定性差，積炭多而硬；環(huán)烷基的黏度指數(shù)低，抗氧化安定性差，傾點(diǎn)低，熱安定性好，積炭少而軟；合成潤(rùn)滑油具有很多石油潤(rùn)滑油達(dá)不到的特性，但因價(jià)格貴迄今還未能廣泛采用[1]。

1.2.4 150BS作為基礎(chǔ)油在研制潤(rùn)滑脂中作用

根據(jù)鋼材廠車間潤(rùn)滑脂的使用工況，結(jié)合研制指標(biāo)，對(duì)環(huán)烷基基礎(chǔ)油進(jìn)行了性質(zhì)分析與對(duì)比，最后根據(jù)文獻(xiàn)和油品性質(zhì)選擇了克石化公司獨(dú)有的150BS和其他兩種環(huán)烷基油B、C三種油和一種石蠟基潤(rùn)滑油D作為基礎(chǔ)油，進(jìn)行了理化性質(zhì)普查工作，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 基礎(chǔ)油性質(zhì)分析

對(duì)基礎(chǔ)油150BS、B、C、D兩兩按照一定比例進(jìn)行了復(fù)配，分別合成了空白脂1、空白脂2、空白脂3的小樣，對(duì)其進(jìn)行了分析，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 基礎(chǔ)油合成空白脂的分析數(shù)據(jù)

表2(續(xù))

通過(guò)以上表2中數(shù)據(jù)可以看出，以油品150BS和油樣D間兩兩復(fù)配的潤(rùn)滑脂其質(zhì)穩(wěn)定，而且從外觀看，其空白脂具有良好的拉絲性，并且其性質(zhì)相對(duì)其他復(fù)配脂性質(zhì)優(yōu)越，最終選擇油品150BS和油品D作為鋰基潤(rùn)滑脂的基礎(chǔ)油，其后實(shí)驗(yàn)人員又在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行不斷的試驗(yàn)、復(fù)配，最終按照一定的合適的比例調(diào)合出的油作為潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油?；A(chǔ)油篩選完成后，又根據(jù)潤(rùn)滑脂產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)的使用情況，加入了極壓劑為硫、磷、氯等有機(jī)化合物，有機(jī)金屬化合物、金屬皂、脂肪酸等的添加劑，按照工藝條件進(jìn)行合成，并經(jīng)過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)。最后在八鋼軋鋼車間上試用后，獲得用戶認(rèn)可，進(jìn)入八鋼市場(chǎng)，其后科研人員又再接再厲，先后開(kāi)發(fā)出耐高溫的MEP-1號(hào)鋰基潤(rùn)滑脂和耐低溫的室外高爐專用00號(hào)鋰基潤(rùn)滑脂，這三批潤(rùn)滑脂均已銷售到八鋼，和八鋼建立長(zhǎng)期合作關(guān)系，自2008年至今，克石化鋰基系列潤(rùn)滑脂產(chǎn)品已經(jīng)銷售50多噸。

2 150BS在目前市場(chǎng)其他潤(rùn)滑脂產(chǎn)品中應(yīng)用情況

2.1 150BS在聚脲潤(rùn)滑脂中的應(yīng)用

聚脲潤(rùn)脂由于具有高的滴點(diǎn)、優(yōu)良的綜合性能，在鋼鐵工業(yè)、汽車工業(yè)、電器設(shè)備、軍事工業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，已成為當(dāng)今世界上高性能潤(rùn)滑脂品種的一個(gè)發(fā)展方向，且已成為衡量一個(gè)國(guó)家潤(rùn)滑脂工業(yè)水平的重要標(biāo)志。隨著聚脲潤(rùn)滑脂的發(fā)展，礦物潤(rùn)滑油尤其是精制礦物潤(rùn)滑油也越來(lái)越多地被選擇用作聚脲潤(rùn)滑脂的基礎(chǔ)油。以 50 ℃黏度為 20～450 mm2/s、黏度指數(shù) 50～100 的深度精制石蠟基、環(huán)烷基或者中間基礦物油潤(rùn)滑油作為生產(chǎn)聚脲潤(rùn)滑脂的基礎(chǔ)油較為適宜。報(bào)道以150BS為基礎(chǔ)油，以復(fù)合聚脲為稠化劑，加入多種高效添加劑制備了一種復(fù)合高溫脲基脂。該脂的優(yōu)點(diǎn)是高溫性能突出，滴點(diǎn)高達(dá) 260 ℃以上，高溫時(shí)不流淌，不結(jié)焦；抗水性能優(yōu)異，38 ℃水淋流失量只有 2%，能保證大量水沖刷時(shí)流失少；極壓性能高，不結(jié)焦，不卡軸承，使用壽命長(zhǎng)[2]。

2.2 150BS在新型膨潤(rùn)土潤(rùn)滑脂的應(yīng)用

膨潤(rùn)土潤(rùn)滑脂熱安定性高，具有較好的機(jī)械穩(wěn)定性和膠體安定性，通常用于高溫、重負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速的機(jī)械潤(rùn)滑。當(dāng)基礎(chǔ)油凝點(diǎn)較低時(shí)，常用于航空和低溫下的特殊潤(rùn)滑部位，是一種有發(fā)展前途的高溫?zé)o機(jī)潤(rùn)滑脂。十八胺封端酚醛樹(shù)脂改性后的有機(jī)膨潤(rùn)土稠化150BS油制備的潤(rùn)滑脂的高溫性能、抗水能力和極壓性能突出[3]。

2.3 150BS在汽車專用潤(rùn)滑脂研發(fā)中的應(yīng)用

2.3.1 在車輛底盤集中潤(rùn)滑專用脂的應(yīng)用

車輛底盤集中潤(rùn)滑系統(tǒng)是在一個(gè)封閉的系統(tǒng)內(nèi)將潤(rùn)滑脂定時(shí)定量地自動(dòng)加注到汽車底盤各個(gè)用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑的部位, 使摩擦副始終在良好的潤(rùn)滑狀態(tài)下工作, 還可以實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)化監(jiān)控潤(rùn)滑脂集中潤(rùn)滑系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是自動(dòng)定時(shí)、節(jié)省人工、加脂量準(zhǔn)、潤(rùn)滑可靠、監(jiān)控容易、節(jié)省備件、提高效益、便于監(jiān)控。具有較高的滴點(diǎn)和錐入度, 擴(kuò)展了專用脂的溫度使用范圍, 滿足了專用脂的泵送性。根據(jù)潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油的選擇原則以及車輛底盤集中潤(rùn)滑專用脂的要求, 基礎(chǔ)油選擇150BS 和韓國(guó)雙龍250N 兩次加氫基礎(chǔ)油。加入適量的光亮油可以提高潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油的黏度。韓國(guó)雙龍生產(chǎn)的250N 加氫精制基礎(chǔ)油具有高的黏度指數(shù)和良好的低溫性能。兩種基礎(chǔ)油混合能夠發(fā)揮各基礎(chǔ)油的優(yōu)點(diǎn), 得到適用于車輛底盤集中潤(rùn)滑專用脂要求的基礎(chǔ)油[4]。

2.3.2 150BS在其他汽車專用潤(rùn)滑脂的應(yīng)用

150BS在其他汽車專用潤(rùn)滑脂中的應(yīng)用，諸如(1)皮碗潤(rùn)滑脂，該脂是在汽車液壓制動(dòng)系統(tǒng)中的皮碗與金屬之間起潤(rùn)滑與防護(hù)作用；(2)汽車球頭銷用潤(rùn)滑脂的研制等等。

3 150BS光亮油系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的展望

2006年，克石化環(huán)烷基原油一次加工能力提高到500萬(wàn)t，成為我國(guó)最大的環(huán)烷基原油生產(chǎn)基地；生產(chǎn)的環(huán)烷基潤(rùn)滑油突破40萬(wàn)t，一躍成為亞洲最大的“特色油品”生產(chǎn)商和供應(yīng)商，2010年克石化公司又被集團(tuán)公司確定為年1000萬(wàn)t加工能力，目前公司的擴(kuò)建改造工作也是在緊鑼密鼓的進(jìn)行中。

環(huán)烷基原油屬稀缺資源，儲(chǔ)量只占世界已探明石油儲(chǔ)量的2.2%，是生產(chǎn)電氣絕緣油和橡膠油的優(yōu)質(zhì)資源。目前，全球只有中國(guó)、美國(guó)和委內(nèi)瑞拉等國(guó)家擁有這種資源?？死斠烙吞锃h(huán)烷基原油儲(chǔ)量豐富，產(chǎn)量穩(wěn)定，為環(huán)烷基潤(rùn)滑油生產(chǎn)提供了資源優(yōu)勢(shì)。

克拉瑪依石化公司具有良好的環(huán)烷基油，而且有90BS、120BS、150BS三個(gè)系列的光亮油產(chǎn)品，但是潤(rùn)滑脂產(chǎn)品很少，雖然從2007年至今經(jīng)過(guò)幾年的研發(fā)，煉化院開(kāi)發(fā)出3種鋰基系列潤(rùn)滑脂產(chǎn)品，都已經(jīng)投產(chǎn)和銷售，但是由于潤(rùn)滑脂工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)裝備單一，目前只適合兩步法生產(chǎn)的潤(rùn)滑脂，工藝復(fù)雜的潤(rùn)滑脂目前無(wú)法操作，而且裝置規(guī)模小，采用導(dǎo)熱油作為加熱介質(zhì)，成本相對(duì)較高，2012年公司根據(jù)需要，對(duì)潤(rùn)滑脂生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行了搬遷，目前已調(diào)試完全和投用，以至于又生產(chǎn)了幾批次鋰基潤(rùn)滑脂。

從150BS產(chǎn)品介紹和相關(guān)專利資料也表明，環(huán)烷基基礎(chǔ)油原油的烴和環(huán)烷烴含量高、烷烴含量低且不含正構(gòu)烷烴；黏度指數(shù)低、揮發(fā)性高、凝點(diǎn)低；氮化物含量低、氧化過(guò)程中無(wú)明顯誘導(dǎo)期，高溫氧化腐蝕性小，制備潤(rùn)滑脂時(shí)，產(chǎn)率高，和稠化劑的親和性良好，稠化劑易于分散，可制成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的潤(rùn)滑脂的特點(diǎn)。以150BS為基礎(chǔ)油制成的潤(rùn)滑脂更是有許多其他基礎(chǔ)油無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)，作者認(rèn)為克石化公司可以考慮今后以150BS為基礎(chǔ)油之一，加入不同其他組分基礎(chǔ)油，調(diào)合出滿足不同高、中、低端潤(rùn)滑脂需求的基礎(chǔ)油類型，尤其是目前高端聚脲基潤(rùn)滑脂、膨潤(rùn)土潤(rùn)滑脂等產(chǎn)品所需的潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油，價(jià)格昂貴，也為150BS增加附加值，而且也逐步發(fā)展成為潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油銷售大戶。

[1] 朱廷彬.潤(rùn)滑脂技術(shù)大全[M].北京:中國(guó)石化出版社，2005.

[2] 蔣明俊，郭小川，付洪瑞.聚脲潤(rùn)滑脂的制備與性能研究[J].石油煉制與化工,2010，41(4):63.

[3] 米紅英，郭小川，楊庭棟,等. 新型膨潤(rùn)土潤(rùn)滑脂的研制[J].石油學(xué)報(bào)(石油加工),2009，25(S1):26-31.

[4] 曹泰峰, 董元虎, 尹興林,等.車輛底盤集中潤(rùn)滑專用脂的研制[J].潤(rùn)滑油,2011，26(2):15-16.

Development and Application of 150 Bright Stock in Lithium Based Grease

LI Xin1, MA Xiao-hu2, MA Zhong-ting1, Tao li-xin1

(1.Petrochemical Research Institute of PetroChina Karamay Petrochemical Company, Karamay 834000, China; 2.Industrial Water Workshop of PetroChina Karamay Petrochemical Company, Karamay 834003, China)

150 bright stock can be produced by some petrochemical company to meet the needs of the market, which was initially used for engine oil, gear oil, as well as the oil-extended rubber and fiber optic cable, etc. because of its ability to reduce the amount of expensive thickener.The 150BS series oil used in lithium based grease which was developed by a Petrochemical Research Institute has been accepted and approved in oil market. In this paper, the research and application of 150BS in lithium-based grease are summarized. Then, the application of 150BS as base oil in different products is introduced. Finally, the application prospect of grease with 150BS as base oil is also discussed.

150 bright stock; grease base oil; application; prospect

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.02.005

1002-3119(2017)02-0020-03

TE626.4

A

2016-07-07。

李欣，高級(jí)工程師，1998年畢業(yè)于西安石油學(xué)院石油化工專業(yè),2008年新疆財(cái)經(jīng)大學(xué)工商管理專業(yè)畢業(yè)，先后從事潤(rùn)滑脂研發(fā)與生產(chǎn)、原油脫鈣攻關(guān)等工作，已公開(kāi)發(fā)表論文16篇。E-mail：：lixklmy@petrochina.comcn