150BS在鋰基潤滑脂中的研發與應用

李欣，馬小虎，馬忠庭，陶立新

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

150BS在鋰基潤滑脂中的研發與應用

李欣1，馬小虎2，馬忠庭1，陶立新1

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

某石化公司能生產滿足市場需求的150BS，150BS最初都應用于調制內燃機油、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展150BS光亮油系列產品在鋰基潤滑脂中的研發以及推廣應用，獲得市場認可和接受。文章就150BS光亮油在鋰基系列潤滑脂的研發和應用情況，以及市場上利用150BS光亮油作為基礎油在不同產品中的應用情況做了調研介紹，最后就150BS光亮油在潤滑脂的應用中進行了展望，提出了作者的思路。

150BS；潤滑脂基礎油；應用；展望

0 引言

150BS光亮油是一種重要的高黏度潤滑油基礎油，主要應用于調制內燃機油、齒輪油，可降低昂貴的稠化劑用量，近年來隨著充油橡膠和光纜等產品在國內興起，150BS光亮油市場需求也越來越大。BS光亮油的生產對原料油的要求較特殊，技術難度較大、成本較高，國內僅有少數幾家煉廠能夠生產。克拉瑪依石化分公司的潤滑油高壓加氫裝置，是采用中國石化石油化工科學研究院研制開發的成套潤滑油高壓加氫技術。工藝流程為加氫處理、臨氫降凝、加氫補充精制的三段串聯。通過引入先進的加氫工藝技術，以及持續不斷的技術創新和市場開發，使克石化成為國內中、高檔環烷基油的最主要供應商之一。我院從產品質量與收率的平衡角度考慮，開展150BS光亮油系列產品的開發，以滿足市場差別化的需求。

1 150BS在克石化鋰基系列潤滑脂的研發和應用情況

1.1 鋰基潤滑脂的研究方法

實驗室采用的制造潤滑脂方法是常用的三步法：具體制造潤滑脂的工藝圖如下。

圖1 鋰基潤滑脂制脂工藝流程

1.2 鋰基潤滑脂原料選擇

1.2.1 基礎油選擇

潤滑脂的性能主要取決于基礎油，基礎油不同，制備的潤滑脂的理化性質也存在一定的差異，一些國外公司，如美國的Witco公司和日本協同公司，考慮到要求的潤滑脂具有較高的油膜強度，都推薦使用采用中黏度指數的高黏度基礎油生產的潤滑脂，[3]于是選擇了150BS和其他油品作為基礎油。

1.2.2 稠化劑的選擇和比例確定

單獨以硬脂酸生產鋰基潤滑脂時候，鋰皂的稠化能力較低，機械安定性較差；單獨使用12-羥基硬脂酸作為鋰基潤滑脂時，稠化能力較強，機械安定性要強，但是膠體安定性較差。所以實驗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滑脂的脂肪酸原料最為合適。

1.2.3 潤滑脂需求調研

2007年通過市場調研，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號極壓鋰基脂(簡稱美孚脂)，在使用中存在價格高、抗水性差和極壓性差的問題，鋼廠連鑄設備和連軋設備長期工作在重載和存在沖擊負荷的工況條件下，所以要求研制的潤滑脂所用的基礎油必須具有良好的熱穩定性、氧化安定性以及良好的黏溫性。

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

一些國外公司，如美國的Witco公司和日本協同公司，考慮到要求的潤滑脂具有較高的油膜強度，都推薦使用采用中黏度指數的高黏度基礎油生產潤滑脂，通過大量調研分析，以及實驗室的反復探索發現精制石油潤滑油的石蠟基的黏度指數高。抗氧化安定性好，傾點高，熱安定性差，積炭多而硬；環烷基的黏度指數低，抗氧化安定性差，傾點低，熱安定性好，積炭少而軟；合成潤滑油具有很多石油潤滑油達不到的特性，但因價格貴迄今還未能廣泛采用[1]。

1.2.4 150BS作為基礎油在研制潤滑脂中作用

根據鋼材廠車間潤滑脂的使用工況，結合研制指標，對環烷基基礎油進行了性質分析與對比，最后根據文獻和油品性質選擇了克石化公司獨有的150BS和其他兩種環烷基油B、C三種油和一種石蠟基潤滑油D作為基礎油，進行了理化性質普查工作，分析結果見表1。

表1 基礎油性質分析

對基礎油150BS、B、C、D兩兩按照一定比例進行了復配，分別合成了空白脂1、空白脂2、空白脂3的小樣，對其進行了分析，具體數據見表2。

表2 基礎油合成空白脂的分析數據

表2(續)

通過以上表2中數據可以看出，以油品150BS和油樣D間兩兩復配的潤滑脂其質穩定，而且從外觀看，其空白脂具有良好的拉絲性，并且其性質相對其他復配脂性質優越，最終選擇油品150BS和油品D作為鋰基潤滑脂的基礎油，其后實驗人員又在實驗室進行不斷的試驗、復配，最終按照一定的合適的比例調合出的油作為潤滑脂基礎油。基礎油篩選完成后，又根據潤滑脂產品在現場的使用情況，加入了極壓劑為硫、磷、氯等有機化合物，有機金屬化合物、金屬皂、脂肪酸等的添加劑，按照工藝條件進行合成，并經過臺架試驗。最后在八鋼軋鋼車間上試用后，獲得用戶認可，進入八鋼市場，其后科研人員又再接再厲，先后開發出耐高溫的MEP-1號鋰基潤滑脂和耐低溫的室外高爐專用00號鋰基潤滑脂，這三批潤滑脂均已銷售到八鋼，和八鋼建立長期合作關系，自2008年至今，克石化鋰基系列潤滑脂產品已經銷售50多噸。

2 150BS在目前市場其他潤滑脂產品中應用情況

2.1 150BS在聚脲潤滑脂中的應用

聚脲潤脂由于具有高的滴點、優良的綜合性能，在鋼鐵工業、汽車工業、電器設備、軍事工業等領域獲得了廣泛的應用，已成為當今世界上高性能潤滑脂品種的一個發展方向，且已成為衡量一個國家潤滑脂工業水平的重要標志。隨著聚脲潤滑脂的發展，礦物潤滑油尤其是精制礦物潤滑油也越來越多地被選擇用作聚脲潤滑脂的基礎油。以 50 ℃黏度為 20～450 mm2/s、黏度指數 50～100 的深度精制石蠟基、環烷基或者中間基礦物油潤滑油作為生產聚脲潤滑脂的基礎油較為適宜。報道以150BS為基礎油，以復合聚脲為稠化劑，加入多種高效添加劑制備了一種復合高溫脲基脂。該脂的優點是高溫性能突出，滴點高達 260 ℃以上，高溫時不流淌，不結焦；抗水性能優異，38 ℃水淋流失量只有 2%，能保證大量水沖刷時流失少；極壓性能高，不結焦，不卡軸承，使用壽命長[2]。

2.2 150BS在新型膨潤土潤滑脂的應用

膨潤土潤滑脂熱安定性高，具有較好的機械穩定性和膠體安定性，通常用于高溫、重負荷、低轉速的機械潤滑。當基礎油凝點較低時，常用于航空和低溫下的特殊潤滑部位，是一種有發展前途的高溫無機潤滑脂。十八胺封端酚醛樹脂改性后的有機膨潤土稠化150BS油制備的潤滑脂的高溫性能、抗水能力和極壓性能突出[3]。

2.3 150BS在汽車專用潤滑脂研發中的應用

2.3.1 在車輛底盤集中潤滑專用脂的應用

車輛底盤集中潤滑系統是在一個封閉的系統內將潤滑脂定時定量地自動加注到汽車底盤各個用潤滑脂潤滑的部位, 使摩擦副始終在良好的潤滑狀態下工作, 還可以實現全過程自動化監控潤滑脂集中潤滑系統。它的特點是自動定時、節省人工、加脂量準、潤滑可靠、監控容易、節省備件、提高效益、便于監控。具有較高的滴點和錐入度, 擴展了專用脂的溫度使用范圍, 滿足了專用脂的泵送性。根據潤滑脂基礎油的選擇原則以及車輛底盤集中潤滑專用脂的要求, 基礎油選擇150BS 和韓國雙龍250N 兩次加氫基礎油。加入適量的光亮油可以提高潤滑脂基礎油的黏度。韓國雙龍生產的250N 加氫精制基礎油具有高的黏度指數和良好的低溫性能。兩種基礎油混合能夠發揮各基礎油的優點, 得到適用于車輛底盤集中潤滑專用脂要求的基礎油[4]。

2.3.2 150BS在其他汽車專用潤滑脂的應用

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

3 150BS光亮油系列產品開發的展望

2006年，克石化環烷基原油一次加工能力提高到500萬t，成為我國最大的環烷基原油生產基地；生產的環烷基潤滑油突破40萬t，一躍成為亞洲最大的“特色油品”生產商和供應商，2010年克石化公司又被集團公司確定為年1000萬t加工能力，目前公司的擴建改造工作也是在緊鑼密鼓的進行中。

環烷基原油屬稀缺資源，儲量只占世界已探明石油儲量的2.2%，是生產電氣絕緣油和橡膠油的優質資源。目前，全球只有中國、美國和委內瑞拉等國家擁有這種資源。克拉瑪依油田環烷基原油儲量豐富，產量穩定，為環烷基潤滑油生產提供了資源優勢。

克拉瑪依石化公司具有良好的環烷基油，而且有90BS、120BS、150BS三個系列的光亮油產品，但是潤滑脂產品很少，雖然從2007年至今經過幾年的研發，煉化院開發出3種鋰基系列潤滑脂產品，都已經投產和銷售，但是由于潤滑脂工業化生產的實驗裝備單一，目前只適合兩步法生產的潤滑脂，工藝復雜的潤滑脂目前無法操作，而且裝置規模小，采用導熱油作為加熱介質，成本相對較高，2012年公司根據需要，對潤滑脂生產設備進行了搬遷，目前已調試完全和投用，以至于又生產了幾批次鋰基潤滑脂。

從150BS產品介紹和相關專利資料也表明，環烷基基礎油原油的烴和環烷烴含量高、烷烴含量低且不含正構烷烴；黏度指數低、揮發性高、凝點低；氮化物含量低、氧化過程中無明顯誘導期，高溫氧化腐蝕性小，制備潤滑脂時，產率高，和稠化劑的親和性良好，稠化劑易于分散，可制成結構穩定的潤滑脂的特點。以150BS為基礎油制成的潤滑脂更是有許多其他基礎油無法替代的優勢，作者認為克石化公司可以考慮今后以150BS為基礎油之一，加入不同其他組分基礎油，調合出滿足不同高、中、低端潤滑脂需求的基礎油類型，尤其是目前高端聚脲基潤滑脂、膨潤土潤滑脂等產品所需的潤滑脂基礎油，價格昂貴，也為150BS增加附加值，而且也逐步發展成為潤滑脂基礎油銷售大戶。

[1] 朱廷彬.潤滑脂技術大全[M].北京:中國石化出版社，2005.

[2] 蔣明俊，郭小川，付洪瑞.聚脲潤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. 新型膨潤土潤滑脂的研制[J].石油學報(石油加工),2009，25(S1):26-31.

[4] 曹泰峰, 董元虎, 尹興林,等.車輛底盤集中潤滑專用脂的研制[J].潤滑油,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，高級工程師，1998年畢業于西安石油學院石油化工專業,2008年新疆財經大學工商管理專業畢業，先后從事潤滑脂研發與生產、原油脫鈣攻關等工作，已公開發表論文16篇。E-mail：：lixklmy@petrochina.comcn