合成压缩机油

与酯类油相比，烷基萘呈现出更高的热/氧化安定性
烷基萘
300
250
时间（分钟）
200
150
AN-5
AN-12
100
50
0 0%
20%
40%
60%
80%
100%
AN在 6 cSt PAO中的重量百分数
RBOT -旋转氧弹氧化试验
烷基萘与PAO显示出协同效应，改进了 PAO 的抗氧化性能
烷基萘
用烷基萘作调和油料能呈现出比酯类油 / PAO 调和的润滑油更好的使用性能
HVI
PAO
Trimers
5 10 15 20 25 30 35 Time (min)
5 10 15 20 25 30 35 Time (min)
Gas Chromatogram of 4-cSt Fluids
9-15-96
SO2 37
氧化形成油泥的倾向 – DKA 实验
1. 合成油 2. 溶剂精致矿物油 3. 加氢油
蜡
裂 • 但由于其价格相对国外齐聚法PAO低很多、低温性能仍较普通
解
矿油及加氢油好，在某些应用领域仍有较好的应用
P
A
• 国内PAO主要采用石蜡裂解工艺生产
O
PAO基础油
• 在全球市场上，PAO受三类加氢基础油(GroupⅢ)和天然
PAO
气制合成油(GTL)冲击很大
面
临
• GroupⅢ油 和GTL的价格仅是PAO的几分之一
＜
635
910
48.5-55.5 200-235
87
124
-23
-7
150
210
0.05
0.05
1300 2100 2500 4200
605-655 2300- 3900- 111002700 4600 13300
173
242 267 306
3
15 21 35
240
250 270 275
0.05 0.05 0.05 0.05
490
NA
NA
35.5 27.1 14.8 10.0
14.0
NA ＜6.0
22.5
29.8
61.6
100
100
100
100
PAO与GTL基础油的性能比较
项目 KV@100℃/mm2s-1 粘度指数 倾点/℃ CCS(-25℃)/mPas Noack蒸发损失/% 烷烃/% * 为-30℃的数据
GTL-3 2.7 117 -57 NA 34 22.5
Group I
Group II
Group III
(GTL) III+
Group IV
Group IV+
Group IV+
4.04 4.16 4.18 4.00 3.8~4.1 5.1
5.9
95
103
129
143
124
138
143
-12
-15
-21
-24
-65
-57
-54
1720 1364 736
550
的
• 有研究表明， GroupⅢ油调制的发动机油能比全合成
冲
(PAO)发动机油毫不逊色(SAE2000-01-2920)
击
• 目前行业内很多人将加氢异构化基础油称作合成基础油
在低温性要求高、大跨度油品及极苛刻条件下 使用油品，PAO不可替代。
PAO主要应用
• 合成发动机油 • 合成齿轮油 • 合成液压油 • 合成压缩机油 • 仪表油
CH2 O
C
OC R
R
O
屏蔽型多元醇的典型结构
HO
OH
新戊基乙二醇 (NPG)
HO
HO
OH
OH
季戊四醇 (PE)
HO
OH
OH
三羟甲基丙烷 (TMP)
HO
HO
HO
O
OH
OH
OH
双季戊四醇 (DiPE)
不同结构酯类油的构成
类型
千吨
多元醇酯
100
油酸酯
50
双酯
50
磷酸酯
15
其他酯
5
总计
220
Polyols
硫含量 ppm 5
5
5
5
5
5
＜
聚异丁烯(PIB)
• 电绝缘油
• 二冲程摩托车油
• 减速器油
聚异
• 液压油
丁烯
主要
• 特种合成油组份
用途
• 润滑冷却液
• 润滑油增稠剂
• 制取各种润滑油添加剂如T151、T154等的原料。
聚异丁烯
• BP
主
• Chevron
要
• 锦州锦联石油添加剂厂
生
• 吉林化工集团
15.60% 9.80%
16.90% 12.20%
1998~2003年
2003~2008年
合成油需求增长率 合成油市场价值增长率
PAO基础油
常规PAO 平均侧链长6~7个碳
SpectraSyn UltraTM系列PAO 平均侧链长8个碳
PAO基础油
PAO基础油
• 润滑油基础油的API分类
类别 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 V类
酯类油
• Hatco
• ExxonMobil Chemicals
主 要
• Cognis
生 产
• Uniqema
厂
家
• Amsoil
酯类油主要应用
• 合成发动机 • 合成齿轮油 • 合成液压油 • 合成压缩机油 • 仪表油 • 高温链条油
聚异丁烯(PIB)
• 聚异丁烯(PIB)以异丁烯及少量丁烯为原料聚合而得， 其结构几乎都是长链，并具有一个双健的单烯烃
• PIB不含蜡状物质，具有良好的电气特性 • 它在300℃左右能全部热分解而不留下残余物
聚异丁烯(PIB)
分子量
运动粘度 100℃
VI PP ＜ FP ＞ 酸值 mgKOH/g
PAO基础油
主 • BP
要 • Chevron
供
• ExxonMobil
应
商
– ExxonMobil 公司的优势则表现在高粘度PAO方面(SuperSyn
TM系列产品) 具有自已的专利技术，但价格也非常昂贵。
PAO基础油
• 与齐聚法PAO相比，石蜡裂解法PAO在高低温性能，粘度指数、
石
色泽等方面均有明显的差距
• 出色的高温稳定性 • 低温流动性好 • 粘度指数高 • 极低的挥发性 • 天然的清净性/分散性 • 可生物降解性 • 可混溶性
何时选用酯类油？
• 当矿物油不能满足要求时 • 当100%使用PAO也不能满足要求时 • 此时酯类油就是最经济有效的产品 • 用100%的酯类油或与其他油品调合使用 • 酯类油可以提供其它基础油所不具备的特殊性质
Oleates
Phosphates Others
Diesters
多元醇酯(“poly-ol” 表示多元醇基)
O
R CO
O
CH2
O
R C O CH2 C CH2 O C R
CH2
O CR
O
β (中心)碳原子不与氢原子连接, 因此不存在最 易发生热分解的反应点。
酯类油的热分解机理
HH
O
βα
RC C O C
粘度指数可以减少VM用量； 降解产物分散性较差
好的低温性能
IV 100% 支链烷烃.
优异的氧化稳定性；优异 的低温特性
高成本； 通常在试验结束前油品不 会降解；添加剂较差的溶解性会使 成品油轻微混浊。
基础油的性能比较
项目
KV@100℃/mm2s-1 粘度指数 倾点/℃ CCS(-25℃)/mPas Noack蒸发损失/% 烷烃/%
某些高硫基础油易生成油泥； 某些 低硫基础油具有较差的氧化安定性； 产品品质不稳定
II 较高的饱和烃含量，其中 较好的氧化稳定性；产品 在高温运转的柴油发动机试验中表
包括一部分环烷烃.
生产稳定.
现出较差的分散性能
III 高饱和烃含量高粘度指数 非常好的氧化稳定性；高 成本较高；对油品在应用过程中的
VI ≥120
合成压缩机油
June 2007
Lube Oil R&D Institute
合成油定义
• 合成基础油是为了使基础油具有理想的性能，由低 分子化合物通过化学反应生成的基础油。
合成基础油
• 聚α烯烃
主
• 聚异丁烯
要
• 烷基苯
合
• 烷基萘
成
• 酯类油
基 础 油
• 聚醚 • 磷酸酯 • 硅油
……..
合成油的全球需求
O
H2
双酯
C
C
R
O
(CH2)n
O
H2
C
C
O
R
具有如下性能：
良好的热氧化安定性
R
CH3
O
CO
H2C
O
O
H2C C CH2
R
CH2
挥发性低，无可挥发的有机物
O
C
R
O
TMP 酯
优异的溶解性
O
R
润滑性 可生物降解性
C
PE 酯
wk.baidu.com
O
R
CO
H2C H2
O
H2C C C
O
由于多个酯基（COOR）的存在，分子呈极 性，结构上不同于PAO,蒸发损失更低
产
• ……..
商
烷基苯
苯环上烷链的多少，烷基苯可分为单烷 基苯、二烷基苯和多烷基苯,主要性能：
• 优良的电气性能 • 凝固点低、优良的低温流动性 • 较好的热安定性
烷基苯
项目
运动粘度 mm2/s 100 ℃ 40 ℃ -15 ℃
VI
PP ℃ ＜
FP ℃ ＞
直链重烷基苯
4.87 32.0 1350 56 -57.5 192
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
Group I
Group II Group III Group III+ Group IV (GTL) (PAO)
基础油组成及特性
API 分类
I
组成
优点
缺点
组分较宽，含有硫及芳烃.
较好的分散性；容易通过 高温柴油发动机试验；硫 是天然的抗氧剂.
类型 需求量,千吨 %
PAOs
335 48
酯类油(Esters) 220 31
PAG
80 11
聚异丁烯 (PIB) 30 4
烷基苯(AB) 15 3
其他(Others) 20 3
总计
700 100%
PAO PIBs
Esters PAGs DABs Others
合成油增长很快
18.00% 16.00% 14.00% 12.00% 10.00% 8.00% 6.00% 4.00% 2.00% 0.00%
支链重烷基苯
4.44 33.67 3250 -33 -45 172
烷基苯
• 电器绝缘油 • 寒区用多级发动机油 • 低温液压油 • 齿轮油 • 冷冻机油以及润滑脂基础油 • 烷基苯合成油与矿物油能以任意比例混合，能与矿物油所用
的非金属材料相配伍 • 但由于高粘度烷基苯比较难得，限制了它的进一步广泛应用
R
CH CH3
CH3 CH
R
• 由于该产品上市的时间还比较短，并主要作为调合油料用 以改善主组分基础油（如PAO）的性能，其市场化应用还 有待时间的检验
烷基萘
比重 @ 15.6/15.6 oC 粘度 @ 100 oC, cSt 粘度@ 40 oC, cSt 粘度指数 开口闪点 , oC 倾点 , oC Noack 蒸发损失 , wt% 总酸值 , mg KOH/g
12 3
PAO基础油
•
烯 α 烯 烃
PAO性能优势
– 挥发性低； – 水解安定性好； – 不含环烃和芳烃； – 粘度范围宽；粘度指数高； – 低温粘度好、倾点低； – 优异的热及氧化安定性，对抗氧剂感受性好等。
• 主要缺点是会使某些橡胶轻微收缩或变硬；另一个缺点是对 某些极性较强的添加剂的溶解性差
酯类油
醇 + 有机酸
酯+水
• 酯化反应需要能量和催化剂 • 若没有热、催化剂和大量过剩的水存在，本质上酯
化反应是不可逆反应
• 多元醇酯的物理性质可通过改变分子结构来调整
RCH O2 H + R* C OH O
R* C O CH R2 + H2O O
酯类油
有机 酸酯 合成
油
由酸和醇合成，为高性能润滑油特别设计的 预定的分子结构
烷基苯
• 国内烷基苯基本全部自产，每年还有一定数量的 出口。
• 中国石油抚顺石化公司2001年烷基苯产量达到13 万吨，是目前中国烷基苯产量最大的企业。
• 南京金陵石化也是国内主要的烷基苯生产商之一
June 2007
Lube Oil R&D Institute
烷基萘
• 优异的热氧化安定性 • 出众的水解安定性 • 优秀的添加剂溶解性 • 与各种密封材料兼容
R' H
R''
R
H ...... O
C
C R''
R'
CH2 O
R
+ C CH2
H O C R''
R'
O
新戊基多元醇酯不经过六元环发生β -C-H键的断裂，而是按自 由基机理进行裂解，不仅生成羧酸和烯烃，而且引起醇部份碳骨 架的重排，这需要更高的活化能，因而新戊基多元醇酯的热稳定 性更好。
多元醇酯的主要优势
饱和烃含量/%
硫含量/%
粘度指数
＜90
＞0.03
80≤VI＜120
≥90
≤0.03
80≤VI＜120
≥90
≤0.03
≥120
聚-烯烃（PAO） 其他合成油及不包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类在内的其他所有基础油
各类基础油的化学组成
Aromatics Poly-Naphthenes Mono-Naphthenes Paraffins
PAO-3 2.7 114 -66 NA 51 29.8
GTL-5 4.5 144 -39
1320* 8
61.6
PAO-5 5.1 138 -57
1250* 6.8 100
GTL-7 7.0 147 -39 2660 2 100
PAO-7 7.0 139 -54 2340 5 100
分子量分布比较
水解安定性, TAN 增加
AN-5
0.908 4.7 29 74 222 -39 12.7 < 0.05 0.02
AN-12
0.887 12.4 109 105 258 -36 4.5 < 0.05 0.02
低和高的 粘度级别
烷基萘
8
7
6
5
TAN增 加
4
3
2
1
0 己二酸酯
多元醇酯
AN-5
AN-12