基礎油對船用油分水性能的影響研究

徐江鋒，藍公平，李少萍，吳彩平

（華東理工大學石油加工研究所，上海 200237）

基礎油對船用油分水性能的影響研究

徐江鋒，藍公平，李少萍，吳彩平

（華東理工大學石油加工研究所，上海 200237）

不同廠家或同一廠家不同批次生產的基礎油由于加工工藝的不同，會導致其化學組成存在很大的差異，從而影響其使用性能。文章按SH/T 0619中的方法對添加了同一種復合劑的不同基礎油的分水性能進行了測定，發現添加了同一種復合劑的不同基礎油的分水結果并不相同。為此，從基礎油的物性、餾程和結構組成等方面，分析了造成不同基礎油分水性能差異的因素。通過試驗發現，基礎油中重質餾分及S等雜原子是使船用油分水性能變差的主要原因。

船用油;分水性;基礎油

0 引言

船用柴油機油是高黏度指數的基礎油添加各種不同功能的添加劑調配而成。對于大部分潤滑油而言，基礎油含量達80%以上，因此，基礎油質量的高低對潤滑油性能的好壞至關重要，基礎油在潤滑油產品的更新換代中起著極其重要的作用，因為它提供了潤滑油最基本的潤滑、冷卻等性能。基礎油加工工藝的不同，使基礎油的化學組成存在很大差異，因此其性能也會有很大不同。船用柴油機油長期在易于與水接觸的環境中使用，而潤滑油中的添加劑一般由親水基和親油基組成，是天然的乳化劑。水分進入潤滑油后，由于添加劑的存在，再加上油水經一定程度的機械攪拌，很容易導致潤滑油乳化。影響分水性能的因素有很多，目前對船用油分水性能的研究主要集中在添加劑上［1－4］。本文基于同一種復合劑對不同基礎油的分水結果不同出發，結合基礎油的物性、餾程和結構組成，分析造成不同基礎油分水性能差異的影響因素。

1 試驗部分

基礎油:表1列出了基礎油的種類，基礎油分別為A1、A2、A3、B、C。其中，基礎油A1、A2、A3是同種基礎油，只是生產日期不同，以上基礎油均由中國石化上海高橋分公司提供。基礎油的基本物性數據見表2。

表1 基礎油的種類

表2 基礎油的基本物性數據

添加劑:船用發動機油復合劑，由中國石化潤滑油研發（上海）中心提供。

試驗主要儀器:大連昆侖儀器有限公司生產的DKL－163型船用油水分離性測定儀;北京雷勃爾離心機有限公司生產的LD5－10B型石油分析離心機。

船用油水分離性測定方法:按SH/T 0619－1995《船用油水分離性測定法》，于錐形離心試管中加入98 m L試樣和2 mL蒸餾水，在（18±2）℃，以特定的攪拌器在（3600±100）r/min的轉速下攪拌30 s后，將油水混合物在相對離心力為700的條件下分離2 h，通過觀測離心分離后的水層、乳化層體積來評價油品的水分離能力。

2 結果及分析

2.1 不同基礎油分水性能的表現

圖1是不同基礎油分水性能的表現，其中，復合劑的添加量為8.2%。從圖1可以看出，不同基礎油的分水結果各不相同，基礎油A3的分水結果相對最好，而基礎油C的分水結果最差，其余3種基礎油的分水結果介于這兩者之間。從表2可以看出，A1、A2、A3和B這4種基礎油的基本物性數據差別并不大，而基礎油C的運動黏度、閃點都要比其他基礎油高。為了探究造成油品分水性不一樣的具體原因，需對基礎油做進一步的分析。

圖1 不同基礎油分水性能的表現

2.2 基礎油的餾程

餾程是石油產品的一個主要的理化指標，用以判定油品輕、重餾分的多少。潤滑油基礎油的餾程是350～500℃，基礎油的餾程越窄越好，初餾點愈低，則閃點越低;終餾點愈高，則黏度愈大。采用SHIMADZU公司生產的GC－14氣相色譜儀用模擬蒸餾的方法來測定基礎油的餾程。

表3列出了5種基礎油的餾程數據。從表3可以看出，A1、A2、A3和B這4個基礎油的餾程相差不大，其中基礎油A2的10%餾出溫度最低，所含輕質餾分最多，但是其分水性并不是最好的也不是最差的，所以輕質餾分并不是影響分水性能的決定因素;基礎油A3的餾程最窄，且90%餾出溫度最低，所含重質餾分最少，并且A3的分水性是最好的，因此，可以推斷重質餾分對油品分水性能有影響。基礎油C的10%、90%餾出溫度明顯高于其他4種基礎油，即含重質餾分多于其他4種基礎油，輕質餾分少于其他4種基礎油，并且C的分水性能是最差的。因此，重質餾分是影響分水性能的重要因素，且重質餾分越多，分水性能越差。

表3 基礎油的餾程數據

2.3 基礎油的族組成

采用RIPP13－90《潤滑油化學族組成試驗法》規定的方法測定基礎油的化學族組成。該方法適用于測定不含添加劑的各種潤滑油餾分的化學族組成。實驗采用硅膠－氧化鋁雙吸附法。根據液－固吸附色譜原理，按照分離過程中樣品流出物的體積－重量分布曲線，將樣品劃分為飽和烴（烷烴－環烷烴）－輕芳烴（單環芳烴）、中芳烴（雙環芳烴）、重芳烴（三環及多環芳烴）及膠質（極性物質）等5個組分，作為本方法的分析結果。

表4列出了5種基礎油的化學族組成結果。從表4可以看出，A1、A2、A3和B這4個基礎油的飽和烴含量相差不大，基礎油A3輕芳烴含量最大，中芳烴、膠質含量最小;而重芳烴含量則是基礎油A1最大。基礎油C飽和烴含量明顯小于其他基礎油，輕、中芳烴含量明顯大于其他基礎油，膠質和重芳烴的含量也大于其他4種基礎油。

從基礎油族組成可以分析其分水性能的差異。一般情況下，界面活性大小順序為:飽和烴＜芳烴＜膠質［5］。重芳烴及膠質組分中的極性物質具有較強的界面活性，它們的存在可以降低油品與水的界面張力，使油品容易乳化。基礎油A3的膠質含量最小，飽和烴和輕芳烴含量最大，分水結果最好;基礎油C的飽和烴含量最小、膠質含量最大，分水結果則最差。由表4基礎油族組成所得出的結論佐證了從表3基礎油餾程數據所得到的結論。

表4 基礎油的族組成結果

2.4 基礎油的元素分析

基礎油中C、H、N含量采用VARIO ELⅢ德國elementar元素分析儀測定;基礎油中S含量采用環球（香港）科技有限公司的ANTEK9000系列硫氮元素分析儀測定。表5列出了5種基礎油的元素分析結果。從表5可以看出，A1、A2、A3和B這4種基礎油的C、H元素含量相差不大，但均大于基礎油C;碳氫比、S元素含量則是基礎油C遠遠大于其他4種基礎油。

基礎油中的N、S等雜原子一般存在重芳烴、膠質等非理想組分，它們會使油品分子產生極性，正是這些極性分子的存在大大降低了油品與水的界面張力，使油品更容易乳化，因此也就造成了基礎油C的分水性能最差。

表5 基礎油的元素分析結果

3 結論

（1）重質餾分是影響分水性能的重要因素，且在基礎油重質餾分中的膠質的界面活性最大。因此，重質餾分中的膠質越多，基礎油越容易乳化，從而造成船用柴油機油的分水性能變差。

（2）重質餾分中的S等雜原子會使油品分子產生極性，從而降低油品與水的界面張力，使油品更容易乳化，分水性也就會變差。

［1］呂涯，嚴正澤.DL32破乳劑對船用油油水界面的影響［J］.石油學報（石油加工），1996（3）:51－55.

［2］于軍，陳惠麟.艦船用油的分水性能研究［J］.潤滑油，2002，17（2）:30－36.

［3］Chen W，Peng J，Su Y.Separation of Oil/Water Emulsion Using Pluronic F127 Modified Polyethersulfone Ultrafiltration Membranes［J］.Separation and Purification Technology，2009，66（3）:591－597.

［4］KangW，Jing G，Zhang H.Influence of Demulsifier on Interfacial Film Between Oil and Water［J］.Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects，2006，272（1－2）:27－31.

［5］聶時春，王國金.潤滑油的破乳及其影響因素［J］.潤滑與密封，2000（5）:22－24.

Effects of Base Oils on the Water Separation Property of Marine Engine Oil

XU Jiang－feng，LAN Gong－ping，LIShao－ping，WU Cai－ping
（Petroleum Processing Research Center，East China University of Science＆Technology，Shanghai200237，China）

The base oils produced by different com panies or even different batches of the sam e com pany w ill consist of different chem ical com positions due to different processing，w hich w ill affect its perform ance.According to SH/T 0619，the w ater separation properties of different base oils w ith the sam e additive package w ere determ ined.Based on the different w ater separation properties，the physical property，distillation range and structure of five kinds of base oils w ere analyzed.The result show ed that heavy fractions and sulfur are the main reasons for poorw ater separation property.

marine engine oil;w ater separation property;base oil

TE626.3

A

2011－03－29。

徐江鋒（1986－），男，華東理工大學在讀碩士，專業為化學工藝，研究方向為石油化工，已公開發表論文1篇。