一类润滑油基础油的全球展望

Ⅲ类润滑油基础油的全球展望

全

球润滑油都在提高性能,以满足法规和环保要求,特别34是在北美(美国和加拿大)、西

欧和亚太地区(特别是日本)。这些地区对润滑油有最先进的要求,因此对基础油的质量要求最高。因为高性能Ⅲ类基础油的生产和使用在持续增长,所以这些地区对供需平衡的需求方面起到关键作用,其它地区的作用不大,特别是在近期,用溶剂精制的I 类基础油即可满足其主要要求。为了解Ⅲ类基础油未来的需求,下面对上述3个主要地区的情况介绍如下。1　北美地区

在过去10年间,北美润滑油市场的变化使基础油生产也发生了重大变化。1996年北美生产石蜡基基础油18.03万b /d,其中溶剂精制生产的Ⅰ类基础油为14.21万b /d (占78.8%),加氢生产的Ⅱ、Ⅱ+

和Ⅲ类基础油为3182万b /d (占21.2%)。可是到2004年,生产石蜡基基础油18.14万b /d (增长0.6%),其中I 类基础油减少

到8.86万b /d (占48.8%),Ⅱ、Ⅱ+

和Ⅲ类基础油增加到9.28万b /d (占56.2%)。有的溶剂精制厂已经关闭,有的经过改造用加氢生产Ⅱ/Ⅲ类基础油。这将一直持续到2006年Motiva 公司阿瑟港炼厂润滑油装置扩建竣工。如果没有其它变化,加氢能力将占到基础油生产总能力的55%,异构脱蜡能力将达到10.65万b /d,接近脱蜡总能力的40%。基础油生产方法的变化是汽车工业发生变化的要求。轿车发动机油的作用最大。减少污染物排放和提高燃油经济性,要求使用低粘度、低挥发性的发动机油,使低S AE 级发动机油的需求稳步增长。美国1996～2004年S AE 5W -20/30发动机油的用量已从14.3%增加到29%。尽管低S AE 级油的用量在增加,对挥发性的要求并没有降低。事实上,标准比10年前更加苛刻,迫使炼油厂用新工艺生产高收率、低粘度、低挥发性的基础油。成功的关键是用加氢和异构脱蜡工艺生产主要是异构烷烃的高粘度指数基础油。基础油生产工艺变化的一项有趣的发展就是出现了Ⅱ+

基础油,其粘度指数为115～119,介于Ⅱ类(95～105)和Ⅲ类(≥120)基础油之间。这类基础油是为适应I L S AC GF -3的要求专门设计的。随着I L S AC GF -4的问世,其重要性一直在增加。随着2009年I L S AC GF -5的问世,预计基础油的质量还将进一步提高。

随着汽车制造商(OE M )要求提高能效、氧化安定性、剪切安定性和低温流动性,在过去几年间自动传动液(ATF )的组成也发生了很大变化。主要是调制ATF 选用加氢和异构脱蜡生产的粘度指数高和低温流动性好的基础油。由于低温粘度改进,可选用粘度高一些的基础油调制。由于剪切安定性和氧化安定性改进,因而可使ATF 的使用寿命延长。北美ATF 的需求约占全球的60%,已接近完成只用加氢基础油调制ATF 的转变。通用汽车公司的ATF 向新标准DEXRON -Ⅲ的转变已取得进展,在今后几年将只选用加氢生产的Ⅱ/Ⅲ类基础油进行调制。在重负荷发动机油(HDEO )方面,因为要用高度饱和的基础油减轻

烟炱对粘度控制的影响,使用加氢基础油的需求在增长。正在制定中的PC -10规格,由于增加了化学组成限值而进一步限制了I 类基础油的使用。特别是PC -10将限制最大含硫量不超过0.4%,因为来自添加剂中的硫为0.2%～0.3%,

所以基础油中的硫将要≤0.1%。2003年美国HDEO 市场中S AE 15W -40级油占80%以上,

这可以用Ⅱ类基础油调制,而质量更好的Ⅱ+

/Ⅲ基础油用于调制数量较少的S AE 5W -40和

3市场

与营销Marketing

润滑油与燃料Lubes&Fuels 第16卷　总第76期2006年 第1/2期

S AE10W-30级油。PC-10可能是首次使用Ⅲ类基础油进行配方设计的柴油机油。这说明高质量的基础油在HDEO中将发挥更大的作用。车用齿轮油、小发动机油和工业油等也已使用Ⅲ类基础油调制,可是其用量和未来的增长尚不大。

2　欧洲地区

欧洲使用高性能Ⅲ类基础油的时间已经很长。这是因为欧洲实际上没有加氢裂化生产的Ⅱ类基础油。虽然在20世纪80年代和90年代壳牌和埃克森美孚公司就用软蜡异构化来生产高粘度指数基础油,但加氢裂化尾油还是生产Ⅲ类基础油的传统原料。

欧共体国家的主要问题是减少污染,因而要求轿车和重负荷车辆减少污染物的排放,措施是使用低硫的清洁燃料和改造发动机增设尾气处理系统。这样做将影响发动机油的质量,因为为保持轿车的使用寿命和延长柴油车的使用期,现在必须要增加化学组成的限值。其它要求与北美一样,即使用寿命、燃油经济性和换油期(轿车是50000k m,重负荷柴油车是150000k m)。可是,最近公布的欧洲汽车工业协会ACE A2004规格不能完全满足OE M的要求。为满足燃油经济性要求,欧洲趋向于使用低S AE燃油。现在一些OE M认识到不仅要使用S AE5W-XX级油(也是北美OE M的部分要求),而且要使用S AE OW-XX级油。这在过去通过使用高价的聚α-烯烃(P AO,Ⅳ类基础油)已经实现。其中包括,Dai m ler Chrysler要求用S AE OW-XX、Renaut要求用S AE OW-20和Porsche要求用S AE OW-20。实际上,欧洲轿车发动机油(PC MO)对配方捉出了新挑战,因为这些低S AE级油也增加了挥发性限制,比目前北美的I L S AC GF-4标准还更严格(表1)。结果是在这些低S AE级低挥发性油中高性能Ⅲ/Ⅳ类基础油的用量有了很大增长。现在Ⅲ类基础油专门用在S AE5W-XX级油中,而P AO主要用在最低S AE级油中,只是在考虑经济性时,才加Ⅲ类基础油。当OE M有不同要求时,这些低粘度油就调制两种不同高温、高剪切限值的产品。结果是随着低硫、低磷和低灰分(即低S APS和中S APS)产品的问世,PC MO就变得更复杂了。预计到2006/2007年约有50%的PC MO 将要用高性能基础油进行调制,余下的份额将没有燃油经济性指标,用传统的低硫I类基础油即可满足要求。

表1　北美和欧洲轿车发动机油的粘度和挥发性要求

规格推荐的S AE等级挥发性/%(最大) I L S AC GF-45W-XX,10W-XX15

ACEA2004(1)不限制(2)13

D-C MB229.31OW-XX,5W-XX,10W-XX12.0

G M Opel5W-3011.5

Ford Eur ope X W-2013.5 Renault OW-20,5W-2013

欧洲其它OE M OW-XX,5W-XX,10W-XX13

注:1)不包括挥发性≤15%的A1/B1类;

2)与S AE J300规定同,必须满足ACE A剪切安定性和高

温高剪切的要求。

从2005年开始,新生产的轿车要满足Eur o Ⅳ排放(NOx)和颗粒物要求。这将需要使用尾气处理装置,并对润滑油的化学组成规定相应的限制,以确保尾气处理器的性能和使用寿命。其主要原因是:硫会使催化剂中毒,过量的灰分会使颗粒物过滤堵塞,磷会使催化剂中毒。这些低S APS机油将限制Ⅰ类基础油的使用并促使Ⅲ类基础油的使用。向低S APS转变,由Dai m ler Chrysler公司推出其MB229.31规格而取得进展。规格中包括符合中S APS要求的化学组成的限值(表2)。

重负荷发动机油已分为用Ⅰ类基础油调制的常规柴油机油和用Ⅱ/Ⅲ类基础油调制的超高性能柴油机油(SHP D)。随着低粘度SHP D(即S AE 10W-XX和5W-XX)的问世和2005年Eur oⅣ排放法规/2008年Eur oⅤ排放法规的生效(表3),这种趋势还将一直持续下去。

表2　欧洲轿车发动机油的化学组成限值

S APS水平硫酸盐灰分/%磷/%硫/%低0.50.050.2

中(MB229.31)0.80.080.2常规≥1.2≥0.1≥015

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2006年第1/2期 Ⅲ类润滑油基础油的全球展望 市场与营销

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