幾種潤滑油基礎油碳型組成分析方法對比

馬書杰　劉　英

摘要：主要介紹了國內外潤滑油基礎油測定碳型組成的幾種分析方法，就這幾種分析方法在適用范圍、原理、優缺點等各方面進行了對比。選用性質不同的潤滑油基礎油和餾分油采用這幾種分析方法進行碳型組成測定，對不同方法的結果進行了對比分析，結果表明紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測結果相差較大。

關鍵詞：潤滑油；碳型組成；分析方法

中圖分類號：TE626.3 文獻標識碼：A

The Comparison of Several Test Methods for Carbon Type Composition of Lubricating Base Oils

MA Shu-jie, LIU Ying

(PetroChina Karamay Lubricating Oil Research Institute, Karamay 834003, China)

Abstract:Some analytical test methods for carbon type composition of lubricating base oils at home and abroad are introduced and compared in application scope, principle, merits and disadvantages. Carbon type composition for some lubricating base oils and distillate oils were determined by using these test methods. The comparison and analysis results showed that the result from infrared spectrometry method is much difference to that of n-d-ν and n-d-M methods.

Key words:lubricating oil; carbon type composition; analytical method

0 前言

潤滑油質量的優劣很大程度與基礎油的化學組成有關，研究基礎油的化學組成是控制基礎油質量和開發潤滑油產品最基礎的工作。目前分析基礎油化學組成的方法主要有經典柱色譜分析法、高效液相色譜法、薄層色譜法、紅外光譜法和質譜法等，但以上這些方法存在著分析周期長、成本高等缺點，碳型組成分析則是目前研究基礎油化學組成最簡單、最快速的方法，在國內外石化行業得到普遍應用，該方法也是除粘度指數外劃分潤滑油基礎油基屬（石蠟基、中間基和環烷基）的另一方法。

1 國內外碳型組成分析方法

碳型組成（又稱為結構族組成）是將組成復雜的基礎油看成是由芳香基、環烷基和烷基的結構單元組成的復雜分子混合物，其中CA值是指芳香環上的碳原子占整個分子總碳原子數的百分數，CN值是指環烷環上的碳原子占整個分子總碳原子數的百分數，CP值是指烷基側鏈上的碳原子占分子總碳原子數的百分數。CA值高說明基礎油中芳烴含量高，CN值高說明基礎油中環烷烴含量高，CP值高說明基礎油中石蠟烴含量高，依據CA值、CN值、CP值的高低能夠判斷潤滑油基礎油的基屬。

目前國外測定潤滑油基礎油碳型組成的分析方法有ASTM D2140、ASTM D3238、IEC 60590和Brandes法，國內測定碳型組成的分析方法有SH/T 0725（修改采用ASTM D2140）、SH/T 0729（修改采用ASTM D3238）、GB 7603（修改采用IEC 60590）和DL/T 929，其中ASTM D2140（SH/T 0725）方法是通過測定基礎油的密度、粘度和折射率來計算CA值、CN值和CP值；ASTM D3238（SH/T 0729）方法是通過測定基礎油的密度、粘度和平均分子量來計算CA值、CN值、CP值和RA（分子中芳香環數）、RN（分子中環烷環數），Brandes法則是德國科學家Brandes采用紅外光譜，將1610 cm-1處和720 cm-1處的吸收與n-d-M 法進行關聯分別計算CA值和CP值，差值法計算CN值。IEC 60590（GB 7603）方法只采用Brandes法中計算CA值部分。DL/T 929方法與Brandes法相似，只是關聯系數稍有差別。碳型組成分析各種方法的適用范圍、原理等見表1。

2 不同碳型組成分析方法結果對比

本研究選用不同粘度等級、不同原油基屬、不同芳烴含量和不同加工工藝的潤滑油基礎油或餾分油31個，采用不同的分析方法分析碳型組成。

2.1 研究所用儀器設備

粘度：美國Cannon公司CAV2200全自動運動粘度測定儀；

折光：瑞士Mettler公司RE40自動折光測定儀；

密度：瑞士Mettler公司DE40自動密度測定儀；

紅外光譜：美國Nicolet公司AVATAR370傅立葉變換紅外光譜儀。

2.2 潤滑油基礎油碳型組成不同分析方法對比

低粘度潤滑油基礎油碳型組成不同分析方法對比數據見表2。

中粘度潤滑油基礎油碳型組成不同分析方法對比數據見表3。

高粘度潤滑油基礎油和150BS光亮油碳型組成不同分析方法對比數據見表4。

潤滑油基礎油碳型組成中CA值不同分析方法數據對比見圖1。

潤滑油基礎油碳型組成中CN值不同分析方法數據對比見圖2。

潤滑油基礎油碳型組成中CP值不同分析方法數據對比見圖3。

通過本次試驗數據分析表明：

（1） 碳型組成數據中的CA值，其一般規律為：紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測結果大，在紅外光譜法中，Brandes法要大于DL/T 929紅外光譜法；n-d-ν法和n-d-M法所測結果差別較小，規律性不強，對高壓加氫深度精制的基礎油，CA值可能超出范圍或VGC超出范圍。

（2） 碳型組成數據中的CN值，其一般規律為：紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測結果大，在紅外光譜法中，Brandes法要大于DL/T 929紅外光譜法；n-d-ν法和n-d-M法所測數據結果較小，規律性不強。

（3） 碳型組成數據中的CP值，其一般規律為：紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測結果小，在紅外光譜法中，Brandes法要小于DL/T 929紅外光譜法；n-d-ν法和n-d-M法所測數據結果較小，規律性不強。

3 結論

（1）在四種潤滑油基礎油碳型組成分析方法中，紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測結果相差較大，且與n-d-ν法和n-d-M法比較，紅外光譜法測定潤滑油基礎油碳型組成具有快速、簡便、穩定性好的特點。

（2）在紅外光譜法中，Brandes法和DL/T 929紅外光譜法僅關聯系數稍有差別，兩種方法所測結果具有規律性。

（3）n-d-ν法和n-d-M法所測結果相差較小，無規律性且不適合高壓加氫深度精制的基礎油。

（4） 在實驗室條件具備情況下建議使用Brandes法測定潤滑油基礎油的碳型組成，在實驗室條件不具備的情況下建議使用ASTM D2140（SH 0725）測定潤滑油基礎油的碳型組成。

參考文獻：

［1］ 中國石油化工股份有限公司科技開發部.石油和石油產品試驗方法行業標準匯編（下）［M］.北京：中國石化出版社，2005.

［2］ 電力行業電廠化學標準化技術委員會.電力用油、氣質量、試驗方法及監督管理標準匯編［M］.北京：中國電力出版社，2001.

［3］ Von G, Brandes G. Dir Strukturgruppenanalyse mit Hilfe der Ultraeotspektroskopie［J］. BrennstoffChemie，1956,37:263-267.

收稿日期:2008-12-04。

作者簡介：馬書杰（1963-），男，高級工程師，1986年畢業于華東石油學院煉制系石油加工工程專業，現從事潤滑油新產品開發和科研管理工作，已公開發表論文25篇。