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三類基礎油和PAO的對比

現代煉油技術的發展推動著潤滑油的進步,20世紀50年代,煉油技術以溶劑精製(solvent-refining)為主,生產出來的基礎油屬於API-I類。雖然這種方式煉出來的基礎油在今天已經處於落後的境地,但是在當時屬於技術上的進步。

  20世紀7、80年代,加氫技術開始發展,預示著現代煉油技術的巨大進步。加氫處理(hydroprocessing),尤其是是加氫裂化(hydrocracking),製造API-II類油,性質上比API-I類油更穩定,低溫性能更好。

  1993年以後,加氫異構化煉油技術(hydroisomerization)取得了長足發展,使用當代加氫異構化技術生產的API-III類油,性能已經非常接近PAO(目前最常見的合成油之一),但是價格比PAO低的多,而且可以大批量生產。由於性能非常接近,1999年,美國商業優化局(the Better Business Bureau)下的廣告部裁決,API-III類油在市場上可標示為合成油。

  API-III類油和PAO API-IV類油)性能對比:  

  API-IV類油為PAO(polyalphaolefins),屬於合成油,長期以來,PAO有著礦物油難以企及的優點,比如黏度指數(VI:viscosityindex)高,低傾點(pour point),氧化安定性(oxidationstability)好。

  Ø 黏度指數高:意味著溫度變化時,油的黏度穩定、變化小。

  Ø 傾點低:低溫下流動性好,可以在更低溫度下使用、冷啟動保護。

  Ø 氧化安定性好:更耐高溫、使用時間更長。

  而當代加氫處理技術的到來,是煉油技術的巨大突破,使用加氫異構技術生產的III類油,性能接近PAO,某些方麵還超過PAO,包括:添加劑溶解(additive solubility)得更好,潤滑性(lubricity),抗磨能力(antiwear),這些特性都是潤滑的重要方麵。而黏度指數、傾點、氧化安定性則接近PAO,也就是說PAO在這幾個方麵比III類油有優勢:

  Ø 傾點(Pourpoint)

  Ø 冷啟動性能(Coldcrank property)

  Ø 揮發度(NOACKVolatility)

  Ø 氧化安定性(OxidationStability)

  下麵丝瓜app官方對這幾項性能分別進行對比。

  1.傾點  

  傾點是潤滑油的一項重要性能指標,是潤滑油的一項重要低溫指標。III類油和PAO比起來,傾點上確實有差距,但是使用降凝劑(pour point depressant)可以顯著減少這種差距。降凝劑可以大大降低傾點,例如,使用API-II類油調配的汽輪機油,在純基礎油的狀態下,API-II類油的傾點是-12°C,使用降凝劑可以把傾點降到-36°C。而使用降凝劑,III類油傾點可以降到-45°C甚至更低。

  另一個方麵,PAO製成潤滑油的過程中,會加入一些添加劑,這些添加劑對PAO的傾點有所影響,總體來說,III類油製成的潤滑油在傾點上接近PAO,同樣可以在嚴寒條件下使用。

  2.冷啟動性能

  冷啟動性能主要考察潤滑油在機器低溫啟動的條件下,表現出來的黏度特性,使用冷啟動模擬器CCS(ColdCrank Simulator),試驗方法ASTM D5293。實驗中,兩組對照油分別是:黏度均為4 cSt的 PAO、API-III類油。選擇這兩組油作為對比,是因為它們的黏度指數比較接近。相同的黏度指數意味著在溫度變化時,這兩組油的黏度應該同樣穩定。本實驗設定兩個測試溫度:-25℃和-30℃,實驗對比結果如下:

從實驗結果來看,II類油低溫下的粘度性能明顯不如III類油和PAO穩定,PAO和III類油較接近,但PAO的低溫粘度性能更穩定一些。

  3.揮發率

  使用Noack法測試揮發率,試驗方法ASTM D5800,實驗結果現實,III類油的揮發度和PAO接近,PAO比III類油揮發率略低,III類油則甩開II類油一大截。

4.氧化安定性

  氧化安定性和高溫穩定性是合成油最為顯著的優勢之一。有良好的氧化安定性和高溫穩定性,潤滑油可以使用更長時間。不飽和烴和芳香烴含量高,油的穩定性就差,III類油經過深度精製,脫掉了大量的雜質,芳烴含量不到1%,因此高溫氧化安定性得到了提高。PAO的穩定性則主要受石蠟的殘留量影響。

  下麵是四種不同類型基礎油調配的液壓油(同種添加劑類型),黏度為ISO 32,通用氧化測試,試驗方法ASTM D4871,測試溫度170℃。對比四種液壓油的氧化安定性:

圖中的實驗結果來自於通用氧化實驗Universal Oxidation Test (ASTM D4871),對比了當油的酸值(酸值能體現潤滑油的氧化程度)達到2.0時,潤滑油的使用小時數。時間越短說明油變質越快。

  未來的潤滑油趨勢:
  隨著催化加氫技術的進步,未來的精煉方式會提煉出更好的基礎油,雜質更少、揮發率更低、使用時間更長。

  還有一個趨勢值得關注,就是使用天然氣製作合成油(GTL:Gas to Fluids)。這類合成油的製取技術是費托合成(Fischer-Tropsch),這類合成油的黏度指數高於PAO,具有節能、長效等諸多優點,是未來車用油和工業油的理想基礎油,目前已經有這類合成油上市。

  其它技術也在發展,例如嚐試新型的PAO製取方式,使得傳統PAO的性能得到改善,但是價格因素是PAO合成油不得不麵對的現實問題:製取PAO的原料價格依然居高不下,因此有人擔憂,隨著技術進步,PAO的市場會不會變得“小眾化”。而III類油的技術發展導致煉油成本更低,III類油的性能往更高的方向發展,北美的車用油市場上,大量的合成油開始采用III類油。

  從技術的角度上來說,III類油的製取技術是現代潤滑油技術的一大進步,有了這項技術,潤滑油“高端性能、平民價格”不再是夢,高性能潤滑油的普及成為了可能。加氫技術的進步和成熟,導致II類油和III類油加速取代I類油,這一點,是設備使用者的福音。(原文來自:OLM周刊)