1、船用(礦物)潤滑油的生產(chǎn)
成品潤滑油是由基礎油和添加劑調(diào)合而成的?;A油又分為礦物基礎油和合成基礎油兩類。
合成基礎油,用化學方法合成,性能比礦物基礎油好,能滿足礦物油所不能滿足的某些使用要求,但成本昂貴,目前使用范圍十分有限。
礦物基礎油,由石油原油煉制而成,應用廣泛,占基礎油的95%以上。船用潤滑油幾乎是礦物基礎油調(diào)制而成。
1.1原油分餾產(chǎn)生(礦物)基礎油
原油先后在常壓分餾塔和減壓分餾塔內(nèi)分餾。原理和過程示意圖如圖1。
(1)常壓分餾(在常壓分餾塔內(nèi)完成)
常壓分餾塔,壓力同大氣,自下而上溫度漸低。
經(jīng)加熱的原油進入常壓分餾塔后,各種烴類氣化上升——沸點高的重餾分,在溫度較高的下部就凝結分流;沸點越低的輕餾分,越能上升到溫度較低的分餾塔上部分流。因此,由塔頂?shù)剿椎玫降酿s分由輕到重:塔頂是汽油餾分,往下依次是煤油、輕柴油、重柴油餾分,沸點大于350℃的餾分稱為重油,原油中未氣化的部分稱為殘渣油從常壓分餾塔底部排出。常壓分餾所得的重油,是煉制基礎油的主要原料。
(2)減壓分餾
為了得到不同性質(zhì)的基礎油,需進一步分餾重油將其分割成窄餾分。但是重油沸點高達300~700℃,若仍用常壓分餾,某些烴類會裂化分解,無法得到所需的潤滑油餾分。因此,將重油加熱后進一步減壓分餾(或稱低壓分餾)。
減壓分餾在減壓分餾塔內(nèi)完成。減壓分餾塔,用抽真空方法將塔內(nèi)壓力降低到1~8KPa,溫度也是由下而上逐漸降低,將重油分餾出所需的各種輕質(zhì)基礎油、中質(zhì)基礎油、重質(zhì)基礎油和渣油基礎油。
輕質(zhì)基礎油,主要用作高速輕載機械的潤滑油和絕緣油(如透平油、變壓器油)的原料。
中質(zhì)基礎油,主要用作中等載荷的發(fā)動機(如小汽車等)和相當要求的工業(yè)機械潤滑油的原料。
重質(zhì)基礎油,主要用作重載發(fā)動機(如船用柴油機等)潤滑油的原料。
渣油基礎油,是制造高黏度潤滑油例如氣缸油、齒輪油等潤滑油的原料。
1.2潤滑基礎油的精制
減壓分餾所得的各種餾分,仍含有許多不良成份和有害成分,例如多環(huán)烴、固體烴(蠟)、膠質(zhì)、瀝青以及影響色度的物質(zhì)等,還不能直接用作潤滑油,要進一步精制提純,以保留潤滑油中的理想成分和去除非理想組分,使基礎油具有較好的低溫性能、黏溫性能、抗氧化安定性能和良好的色度等?;A油精制,主要包括丙烷脫瀝青、溶劑精制、溶劑脫蠟、白土或加氫補充精制等。
1.3潤滑油產(chǎn)品的調(diào)合——潤滑油添加劑經(jīng)過精制的不同基礎油,還要根據(jù)對潤滑油性能的不同要求添加相應的添加劑調(diào)合,才成為潤滑油產(chǎn)品上市場銷售。
添加劑,是一類油溶性化合物,只需在潤滑油中加入百分之幾甚至百萬分之幾,就能明顯改善潤滑油的一種或幾種品質(zhì)(使用性能)。
潤滑油添加劑種類繁多。發(fā)動機管理使用者不必詳知每一種添加劑,但應了解主要添加劑的作用。
(1)清凈劑和分散劑
清凈劑,基本結構主要包括親油基、極性基和連接部分,多數(shù)具有堿性或高堿性。根據(jù)“分子結構相似相溶”的原理,清凈劑能夠溶解潤滑油中膠質(zhì)、漆膜、積炭等,持續(xù)中和潤滑油使用過程中氧化生成的酸性物質(zhì)和含硫燃油燃燒后產(chǎn)生的強酸物質(zhì)并防止其沉積,從而保護發(fā)動機金屬部件不受酸性物質(zhì)腐蝕。
分散劑,基本結構與清凈劑類似,能溶解粘附在活塞上的漆膜和積炭,并分散到潤滑油中在潤滑油循環(huán)過程中過濾掉,從而保持金屬機件的清潔;同時防止?jié)櫥椭醒趸z質(zhì)沉積,減少曲軸箱中的油泥,延長潤滑油使用壽命。柴油機,特別是燒渣油的大型船用柴油機,系統(tǒng)油和氣缸油都對清凈劑的要求較高。
(2)黏度指數(shù)改進劑
潤滑油的黏度隨溫度升高而降低。為使?jié)櫥宛ざ入S溫度升高而降低不致過大,即改進其黏溫性能,需加入黏度指數(shù)改進劑。效果較好的黏度指數(shù)改進劑是一種高分子聚合物。潤滑油加入這種高分子聚合物后,低溫時長鏈縮成一團,潤滑油黏度增加較小;隨著溫度升高,長鏈逐漸伸展開來,潤滑油分子間的運動阻力,減少滑油黏度下降的程度,滿足高溫時的黏度要求。目前,可滿足四季通用的多級潤滑油,既具有良好的低溫起動性能,又具有高溫潤滑性能,主要是黏度指數(shù)改進劑在起作用。
(3)抗氧抗腐蝕添加劑
添加抗氧抗腐蝕添加劑后,雖不能完全防止?jié)櫥脱趸?,卻能大幅改善抗氧化性能,有效防止酸性物質(zhì)腐蝕金屬,減少漆狀物生成。據(jù)有關資料介紹,添加了抗氧抗腐蝕添加劑,潤滑油的壽命可延長四倍以上。
(4)極壓抗磨劑
潤滑油添加極壓抗磨劑,能提高潤滑油工作載荷,減少摩擦磨損,防止燒結。發(fā)動機體積越來越小而功率越來越大,極壓抗磨劑起到至關重要的作用。
(5)油性劑和摩擦改進劑
油性劑和摩擦改進劑,極性基團對金屬有很強的親和力,油性基團吸附在摩擦表面,形成分子定向吸附膜,阻隔金屬間接觸,從而減少摩擦和磨損。
(6)降凝劑
降凝劑能顯著降低潤滑油凝點,改善低溫流動性能,降低潤滑油使用的溫度下限,拓展了潤滑油使用范圍,還可減少對原油的依賴。
2、潤滑油的主要理化指標
潤滑油有一套理化指標評價體系,反映潤滑品質(zhì)優(yōu)劣,指標達數(shù)十個,每個指標都有規(guī)定的測定方法和數(shù)值標準。
船用潤滑油的指標,主要有黏度、黏溫性能、凝點、閃點、堿值、黏度指數(shù)、傾點、油性和極壓性、水溶性酸及堿、抗乳化性、抗泡性、腐蝕性、抗氧化安定性、雜質(zhì)、水分等等。選用船用潤滑油,主要考慮黏度、黏溫性能、凝點、閃點和堿值等五個指標。
(1)黏度
黏度,即是潤滑油黏稠程度,是潤滑油重要的指標之一,常用運動黏度表示,常用單位是mm2/s。黏度對潤滑性能影響巨大,對于兩個摩擦面間楔形油膜的形成起決定性作用。黏度得當,不僅能保護發(fā)動機,而且提高其動力性能和經(jīng)濟性,既是潤滑油分級的依據(jù),也是選用潤滑油的主要依據(jù)。
(2)黏溫性能
反映潤滑油黏度隨溫度變化而變化的程度。黏度隨溫度變化小,稱為黏溫性能好。
(3)凝點
凝點是潤滑油失去流動能力的溫度,對潤滑油的使用、管理和運輸都有很大影響。
(4)閃點
潤滑油可燃,閃點是評定潤滑油著火危險性的指標,對潤滑油的使用、儲存和運輸有重要的安全意義。
船用要求,新油閃點高于65℃,使用中不得低于45℃,否則就要換油。
(5)堿值(TBN)
堿值是潤滑油中堿性物質(zhì)含量,單位mgKOH/g,是選用船用潤滑油的主要指標之一。潤滑油中的堿性物質(zhì),用來中和潤滑油中的酸性物質(zhì),對使用含硫燃油的發(fā)動機尤其重要。
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