破乳化劑對(duì)汽輪機(jī)油抗乳化性能改善試驗(yàn)研究

華意國(guó)，羊文君

（新浦化學(xué)（泰興）有限公司，江蘇泰興 225404）

0 引言

某公司1#、2#汽輪機(jī)主油箱潤(rùn)滑油在常規(guī)油品監(jiān)督檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)破乳化性能檢測(cè)不合格，破乳化時(shí)間40～60 min，該檢測(cè)數(shù)據(jù)明顯高于GB/T 14541—2017《電廠用運(yùn)行礦物渦輪機(jī)油維護(hù)管理導(dǎo)則》中所規(guī)定的“≤30 min”警戒極限值。潤(rùn)滑油其他指標(biāo)，酸值、水分、閃點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)黏度等指標(biāo)檢測(cè)正常，滿足GB/T 7596—2017《運(yùn)行中礦物渦輪機(jī)油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，潤(rùn)滑油的外觀透明，無可視的雜質(zhì)和懸浮物，顏色較前1 周期也沒有明顯的變化。最終全分析檢驗(yàn)結(jié)果顯示，僅有抗乳化性指標(biāo)超限，已經(jīng)達(dá)到了NB/SH/T 0636—2013《L－TSA 汽輪機(jī)油換油指標(biāo)》中所建議的換油條件（＞40 min），尤其是2#機(jī)潤(rùn)滑油的破乳化時(shí)間最高時(shí)已經(jīng)超出60 min。

汽輪機(jī)油又稱為透平油，在汽輪機(jī)機(jī)組正常運(yùn)行中，潤(rùn)滑油主要有密封、冷卻和散熱以及潤(rùn)滑等作用，運(yùn)行中的機(jī)組軸封不嚴(yán)導(dǎo)致水、汽進(jìn)入油系統(tǒng)中的隱患做不到絕對(duì)避免，汽、水進(jìn)入油系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油中抗銹蝕劑、抗氧化劑損失，會(huì)造成潤(rùn)滑油加劇劣化，劣化產(chǎn)物多為環(huán)烷酸皂、膠質(zhì)等，此類物質(zhì)屬于乳化劑，具有腐蝕性；加之潤(rùn)滑油的破乳化性能較弱，在強(qiáng)烈的攪拌、高溫和流動(dòng)條件下，潤(rùn)滑油發(fā)生乳化比較容易實(shí)現(xiàn)。此狀態(tài)下油品乳化具有破乳化時(shí)間不合格、外觀和水分檢測(cè)結(jié)果正常等特點(diǎn)。油品發(fā)生乳化后，潤(rùn)滑、散熱冷卻的作用將有所下降，給運(yùn)行的設(shè)備帶來危害。

通常在處理潤(rùn)滑油破乳化時(shí)間超出規(guī)范要求的指標(biāo)時(shí)，最直接有效的方法就是進(jìn)行潤(rùn)滑油更換，該方法需要停機(jī)處理，綜合成本較高；另外是可以在機(jī)組無需停止運(yùn)行的情況下，向潤(rùn)滑油系統(tǒng)注入抗乳化劑，達(dá)到使?jié)櫥涂谷榛阅艿玫教嵘哪康摹Ｍㄟ^對(duì)潤(rùn)滑油全分析結(jié)果的判斷，僅是抗乳化時(shí)間單個(gè)指標(biāo)超限，可以通過補(bǔ)加抗乳化劑的方法，使?jié)櫥偷目谷榛阅艿玫礁纳啤?/p>

1 汽輪機(jī)油破乳化時(shí)間超標(biāo)的危害

潤(rùn)滑油通常由基礎(chǔ)油、添加劑以及稠化劑3 大類物質(zhì)組成，基礎(chǔ)油又涵蓋礦物油、加氫油以及合成油3 個(gè)類型，其中礦物油性價(jià)比較高，是采用物理蒸餾法從石油中提煉出來的產(chǎn)物，又稱為礦物油，實(shí)際成產(chǎn)過程中，通過工藝控制可得到不同黏度級(jí)別，潤(rùn)滑性能優(yōu)良的基礎(chǔ)油，應(yīng)用相對(duì)廣泛。成品潤(rùn)滑油中添加劑的用量一般在0.5%～25%。基礎(chǔ)油的缺點(diǎn)是多為一次性損耗使用，使用中易氧化和易老化，設(shè)備表面積碳嚴(yán)重，而且黏溫特性差，即便是加氫處理，與大多數(shù)合成油的差距仍然相當(dāng)明顯。但礦物油中加入各種類型的添加劑可以提高油品的質(zhì)量，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。添加劑一般有清凈劑、抗磨劑、抗氧劑、減摩劑、分散劑、抗腐防銹劑、抗泡劑、黏度指數(shù)改進(jìn)劑、降凝劑、抗乳化劑等類型。其中抗乳化劑的添加可更好的提升潤(rùn)滑油抗乳化性能，可以形成更好的油膜附著在傳動(dòng)設(shè)備表面，減小摩擦，抗乳化劑的消失會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油破乳化時(shí)間超標(biāo)，并導(dǎo)致較大的危害。

（1）潤(rùn)滑油發(fā)生乳化后，乳化液可在軸承等處析出水分,并由此破壞油膜、增大摩擦,引起軸承過熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成燒瓦事故。

（2）潤(rùn)滑油深度乳化后，乳化液沉積于油系統(tǒng)中，妨礙油的循環(huán)，造成供油不足，影響設(shè)備散熱，導(dǎo)致設(shè)備故障。

（3）潤(rùn)滑油乳化可通過檢測(cè)其破乳化時(shí)間加以判斷，是汽輪機(jī)油劣化主要的形式之一，同時(shí)也是影響汽輪機(jī)油使用壽命的主要因素，NB/SH/T 0636—2013 標(biāo)準(zhǔn)中將該指標(biāo)作為判斷是否換油的六大指標(biāo)之一。

（4）潤(rùn)滑油乳化后更具腐蝕性，設(shè)備易受乳化液的侵蝕。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

（1）通過試驗(yàn)找出破乳化性能降低的原因。

（2）確定破乳化劑及用量。

（3）提高潤(rùn)滑油破乳化性能使達(dá)到國(guó)標(biāo)要求，滿足生產(chǎn)需要。

（4）對(duì)補(bǔ)加抗乳化劑后潤(rùn)滑油其他指標(biāo)的變化規(guī)律或趨勢(shì)提供研究數(shù)據(jù)支持。

3 破乳化方法的選擇

（1）常規(guī)處理的方法是全部更換該潤(rùn)滑油，但由于兩臺(tái)機(jī)組系統(tǒng)油量較大，整體更換費(fèi)用較大，不及時(shí)處理又可能對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行造成危害。

（2）未發(fā)生乳化的潤(rùn)滑油通常含水量較少，可通過離心脫水的方法將水分去除；油品輕度乳化可采用真空過濾或物理吸附、加熱、添加破乳劑等方法進(jìn)行處理，其中增加破乳劑為化學(xué)處理的方式，對(duì)現(xiàn)有的潤(rùn)滑油系統(tǒng)中添加破乳化添加劑，以提高潤(rùn)滑油破乳化性能,需要通過逐步試驗(yàn)的方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)油品其他參數(shù)沒有負(fù)面影響的可行性進(jìn)行分析，確保不會(huì)帶來其他新的危害和影響。

（3）破乳劑具有單一性或針對(duì)性，尚未發(fā)現(xiàn)適用范圍較廣的破乳劑，一期汽輪機(jī)機(jī)組潤(rùn)滑油中水分較低，油品外觀顏色稍深且透明，沒有明顯的乳化現(xiàn)象，只是破乳化性能處于較低水平，選擇添加破乳化劑的破乳方法具有快捷、方便、安全、可靠的特點(diǎn)。

4 顯色反應(yīng)試驗(yàn)及破乳化劑確定

（1）采用顯色反應(yīng)鑒別潤(rùn)滑油表面活性物質(zhì)的類型，確定乳狀液形態(tài)后加入相反類型的表面活性物質(zhì),代替附著在油、水界面膜上的表面活性物質(zhì)，可使乳化液發(fā)生乳化轉(zhuǎn)型。精準(zhǔn)控制破乳劑的使用量，相液臨界點(diǎn)前停止補(bǔ)加，如此可在乳狀液轉(zhuǎn)型過程中實(shí)現(xiàn)油品抗乳化性能的提升。

（2）顯色反應(yīng)工作將委托中石化上海研究所完成，通過試驗(yàn)確定破乳劑的類型，已經(jīng)乳化的汽輪機(jī)油可以通過顯色反應(yīng)鑒別器表面活性物質(zhì)的類型，并以此確定乳狀液的形態(tài)，然后加入相反類型的表面活性物質(zhì)促使汽輪機(jī)油發(fā)生乳化轉(zhuǎn)型。

（3）最終確定選用上海某公司生產(chǎn)的LZ－5957 破乳劑。

5 破乳化劑用量試驗(yàn)

（1）破乳劑加入量是已經(jīng)乳化潤(rùn)滑油卡抗乳化性能提升的最重要的因素，試驗(yàn)分兩個(gè)階段，前一階段是破乳劑的用量與破乳化時(shí)間成正比，后階段是兩者成反比，即：隨破乳劑用量的逐漸加大，破乳時(shí)間前期下降，后期增加。主要是因?yàn)檫^度添加破乳劑直接導(dǎo)致油品乳化，油品的抗乳化性也快速下降。所以需要在相液臨界點(diǎn)前停止補(bǔ)加，如此可實(shí)現(xiàn)油品抗乳化性能提升至最佳狀態(tài)。

（2）對(duì)此中石化上海研究所通過小試和混油試驗(yàn)得出的用量為0.02%，而上海某公司的用量為30×10-6～350×10-6的指導(dǎo)意見。為了進(jìn)一步了解破乳劑的最佳用量，經(jīng)過進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)和分析，得出試驗(yàn)結(jié)果。

（3）用量試驗(yàn)通過小試和混油試驗(yàn)來完成，方法依據(jù)《運(yùn)行中汽輪機(jī)油破乳化度的測(cè)定》，添加劑用量分別為0×10-6、10×10-6、20×10-6、30×10-6、40×10-6、150×10-6、200×10-6，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為1#機(jī)主油箱和2#機(jī)主油箱，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 破乳劑破乳化試驗(yàn)

（4）通過對(duì)破乳劑最佳用量的試驗(yàn)，最終確定添加量以及破乳溫度40 ℃,并對(duì)添加破乳劑破乳后的油質(zhì)進(jìn)行連續(xù)跟蹤分析。

6 試驗(yàn)結(jié)果

1#機(jī)組破乳劑添加量在20×10-6～40×10-6，主油箱潤(rùn)滑油破乳化性能有明顯的上升趨勢(shì)，添加量在150×10-6時(shí)破乳化時(shí)間達(dá)到最低點(diǎn)，但潤(rùn)滑油外觀稍有渾濁現(xiàn)象，表明油品已經(jīng)發(fā)生輕微的乳化現(xiàn)象。故確定破乳化劑最佳理論添加量在20×10-6～40×10-6，最終實(shí)際投加33×10-6。

2#機(jī)組破乳劑添加量在30×10-6～100×10-6，主油箱潤(rùn)滑油破乳化性能有明顯的上升趨勢(shì)，添加量在150×10-6時(shí)破乳化時(shí)間達(dá)到最低點(diǎn)，但潤(rùn)滑油外觀稍有渾濁現(xiàn)象，表明油品已經(jīng)發(fā)生輕微的乳化現(xiàn)象。故定破乳化劑最佳理論添加量在30×10-6～100×10-6，最終確定投加50×10-6。

7 破乳劑添加方式和用量

破乳劑從油箱上部人孔處加入，當(dāng)前1#機(jī)主油箱總用油量估算為10 t，1#機(jī)由于無法精準(zhǔn)推算實(shí)際油量，添加約33×10-6的量，折算LP－5957 用量約為330 g（表2）。

表2 1#機(jī)主油箱添加方式

破乳劑從油箱上部人孔處加入，當(dāng)前2#機(jī)主油箱總用油量估算為10 t，2#機(jī)由于無法精準(zhǔn)推算實(shí)際油量，添加約50×10-6的量，折算LP－5957 用量為500 g（表3）。

表3 2#機(jī)主油箱添加方式

8 試驗(yàn)記錄

（1）第1 次添加1#機(jī)主油箱加破乳化劑330 g，約346 ml。

（2）第2 次添加2#機(jī)主油箱加破乳化劑500 g，約550 ml。

表4 為測(cè)破乳化時(shí)間試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表4 測(cè)破乳化時(shí)間試驗(yàn)數(shù)據(jù)

9 試驗(yàn)結(jié)論

通過加入上海某公司生產(chǎn)的LZ－5957 破乳劑，經(jīng)過對(duì)兩臺(tái)機(jī)組油品的多次試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析，最終的1#、2#汽輪機(jī)潤(rùn)滑油質(zhì)數(shù)據(jù)達(dá)到《電廠用運(yùn)行礦物汽輪機(jī)油維護(hù)管理導(dǎo)則》及《電廠運(yùn)行中汽輪機(jī)油質(zhì)量》規(guī)定要求。使用LZ－5957 破乳劑沒有對(duì)潤(rùn)滑油其他理化指標(biāo)構(gòu)成影響，抗乳化劑使用量折價(jià)1500 元，節(jié)省45 萬元更換新油的費(fèi)用，取得較高的經(jīng)濟(jì)效益。

本方法的研究應(yīng)用，為L(zhǎng)－TSA32 汽輪機(jī)油的抗乳化性能改善，探索出可行的操作方法，確定可行的處理步驟，可以為同行單位提供借鑒參考，既可以避免大量廢油產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的影響，又可以改善油品性能，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，節(jié)約公司設(shè)備潤(rùn)滑油品費(fèi)用。