基础油

前言

石油基润滑油的主要来源為「原油」（Crude oil）。

原油的生成有两种说法:

一為亿万年以前动植物埋藏於地下，受高温高压作用变化而成；

二為在地壳深处的高温、高压、绝氧和金属催化条件下，氢和碳的化合物，发生化学反应而成。

原油经常压、真空减压蒸馏所得润滑油馏份，经溶剂精製，溶剂脱腊及白土或加氢精製而成润滑基础油。

润滑基础油之成份，以碳与氢之化合物（Hydrocarbon Compounds）之混合物為主，约佔99％以上，其餘為硫、氮、氧等之化合物。黏度低者，其分子量约在250以上，高黏度者，其分子量超过1,000。

由於原油中碳与氢化合物分子结构形成之不同，而分有：

1石蜡基油（Paraffinic base oils或Paraffinic oils）

2环烷基油（Naphthenic base oils或Naphthenic oils）

3芳香基油（Aromatic base oils或Aromatic oils）

4 混合基油（Mixed base oils）

如与环烷基及芳香基油比较，石蜡基油之比重较小，流动点与闪火点均较高，且有最佳之抗氧化特性，经久耐用；其黏度受温度之改变亦较小，即黏度指数较高，故作润滑基础油用者，以石蜡基油為最佳。

一、原油的提炼

1、常压蒸馏（300-400℃）：分出石油气、石油醚、汽油（石脑油）、煤油、轻柴油、重柴油等馏分。

2、减压蒸馏：也称真空蒸馏。原油中重馏分沸点约370～535°C,在常压下要蒸馏出这些馏分,需要加热到420°C以上,而在此温度下,重馏分会发生一定程度的裂化。因此,通常在常压蒸馏后再进行减压蒸馏。在约2～8kPa的绝对压力下，使在不发生明显裂化反应的温度下蒸馏出重组分。常压渣油经减压加热炉加热到约380～400°C送入减压蒸馏塔，蒸馏出重质馏分油作为润滑油料、裂化原料或裂解原料。

3、热裂化

4、催化裂化(采用多组分含Pt催化剂)

5、加氢裂化(在催化剂和氢气存在的条件下)

6、延迟焦化

7、催化重整(于1.4-1.7MPa、520℃下发生脱氢、环化、异构化、裂解后生成芳烃、液化石油气及C5馏分)

8、精制

•酸碱精制(用硫酸与油中的不良成分反应)

•溶剂精制(利用溶剂的活性极性分子，溶解油中的非理想成分)

•加氢精制(减少不饱和烃和非烃化合物)

•白土补充精制(用白土吸附不良成分)

•丙烷脱沥青(丙烷对沥青和沥青质几乎不溶)

•脱蜡(冷冻脱蜡，尿素脱蜡，溶剂脱蜡，分子筛脱蜡，加氢降凝)

二、石油基润滑油脂之来源与制造

由地下挖出或抽出之原油為浅黄色至黑褐色的油状液体。原油在大气压力下经过蒸馏塔蒸馏之后，可按沸点之不同而分為汽油、石油脑（Naphtha）、煤油、柴油、以及残留於塔底之蒸馏餘油，称之為常压蒸餘油(Topped crude)。

按炼油法而分，约可将石油產品分為以下各类：

蒸馏油（Distillate oils）：在真空或低压装置中经气化，再冷却凝结而炼製的油料，均称為蒸馏油，一般用作燃油。

蒸餘油（Residual oils）：在真空蒸馏炼油过程中，不经气化而残留於塔底的成份，一般供製汽缸油、黑油之用。

原料油又称基础油（Base oil 或Base stock）：已经精炼的纯净油料，可再供掺配成中高级润滑油的油料。

带蜡蒸馏油（Wax Distillate）：石蜡基原油炼得的蒸馏油中含有带腊的油料。此种油料因流动点高，不易流动，需经脱腊后，才可製成流动性良好的润滑基础油。

汽缸油料（Cylinder Stock）：适於製造汽缸油的蒸馏油。

亮滑油料（Bright Stock）：真空残渣油，经丙烷脱柏油后，所得脱柏油再经溶剂萃取，脱蜡及氢化精炼后所製成极高黏度亮滑油。

中性油（Neutral oils）：真空蒸馏所得轻质，中质及重质等不同黏度油料，再经溶剂萃取，脱蜡及氢化精炼所得之轻，中及重黏度高品质油，统称之為中性油，其黏度约在100 SSU 至1000 SSU／100℉之间。

溶剂精炼油（Solvent Refined oils）：经溶剂精炼除去芳香烃，环烷烃及杂质，可提高黏度指数及氧化稳定性。

氢化精炼油(Catalytic Hydroprocessing oils)：真空蒸馏油经氢化裂解，氢化触媒脱腊等精炼製程所得低芳香烃，高黏度指数及浅色高品质油料。

红油（Red oil）：经过硫酸处理但未彻底过滤的蒸馏油或蒸馏餘油，可掺製机器油用。

浅色油（Pale oil）：经过滤后所得顏色较浅的油。

深色油（Dark oils）：呈黑色的蒸馏油。

纯矿油（Straight mineral oil）：不含任何添加剂的机油。

其中常压蒸餘油经过真空蒸馏、脱沥青、溶剂萃取精炼、脱蜡、及加氢精炼后，即成各种不同品质及黏度的基础油（Base oil）。再以基础油為原料，加入添加剂并掺配一定的黏度，即成為润滑油。

三、原油的种类及炼製成基础油的程序

由於原油產地的不同，在外观和性质有狠大的不同，但其组成元素几乎都是一样的。其中有83-87%的碳成分、11-14%的氢成分、其餘的则包含有氧、氮、硫及一些金属，如镍、钒等。就润滑用油立场而言，原油可按其化学组成分為下列数种：石蜡基原油（Paraffinic base crude），以石蜡基之碳氢化合物為主、含蜡多、流动点高，经精炼后可製成高品质润滑油。

环烷基或柏油基原油（Naphthenic or Asphaltic base crude），以环烷基之碳氢化合物為主、含蜡少、流动点低，经精炼后可製成冷冻机油，环烷基型橡胶软化油及变压器油，此种原油来源渐少。

混合基原油（Mixed base crude），含有以上1、2两项之成份，既含蜡、亦含沥青，来源最多，精炼后可得高黏度指数之高品质润滑油。

芳香基原油（Aromatic base crude），含芳香基较明显。具高度未饱和环状碳氢化合物，反應性強，有高溶解度，高溫易氧化，黏度指數低。

基礎油的製程有兩種方式，

一種是分離(separation)，另一種是轉化(conversion)。利用分離的方式製造的基礎油稱之為傳統基礎油，而以轉化的方式所製得的油則稱為非傳統油。真空蒸餾所得的真空蒸餾油( Vacuum distillates)，經過這兩種方式的製程與精煉後，製造出石油基潤滑油的基礎油。