国内柴油润滑性改进剂的实验室评价及在玉门炼厂的工业应用-(玉门炼化)

柴油抗磨剂在国Ⅳ柴油生产中的应用研究汪芝龙魏双虎王勇志（化验分析监测中心）摘要：柴油抗磨剂是一种改善柴油润滑性的柴油添加剂，对于生产国IV柴油具有特殊作用，本文通过玉门炼厂基础加氢柴油的性质，对国内的柴油抗磨剂进行实验室评价及工业应用，通过对国内抗磨剂理化性质和润滑性改善效果分析，找出了较适合我厂调合国Ⅳ车用柴油的柴油抗磨剂和最佳比例，根据柴油抗磨剂的实验室综合评价结果，我厂采用国内抗磨剂配方进行调和工业化大量生产国Ⅳ车用柴油，为顺利实现国Ⅳ柴油质量升级做出积极贡献。关键词：加氢柴油抗磨剂润滑性1、前言柴油是一个复杂的混合物，包括烃类和非烃类化合物，烃类主要包括烷烃、环烷烃和芳香烃，非烃类化合物主要包括含硫、含氮和含氧化合物，柴油润滑性是指柴油能够防止柴油喷射系统(FIE)磨损的特性。近年来，随着人们环保意识的提高，对车用柴油质量提出的要求也越来越高，车用柴油中的硫含量受到严格的控制，柴油油品的低硫化已经成为一种必然趋势，2013年国家质检总局、国家标准委批准发布了GB19147-2013《车用柴油Ⅳ》国家标准，自发布之日起实施，过渡期至2014年12月31日。标准规定，第Ⅳ阶段车用柴油的硫含量不大于50ppm，这就意味着2015年国内将必须全面生产国Ⅳ车用柴油，然而柴油深度加氢精制过程虽然可以减少含硫量，但同时也会降低柴油的润滑性，因为加氢精制过程会在很大程度上减少具有很强润滑能力的极性和芳香族化合物的含量，因而使得低硫燃油的润滑性大大降低。如果车用柴油的润滑性不好，就无法为油泵提供可靠的润滑，将导致发动机的精密部件过度磨损、配合精度下降、柴油雾化不良、发动机功率不足或怠速不稳等问题，造成使用寿命降低，严重时可能引起油泵漏油。玉门炼厂在2014年10月随着新建柴油加氢成功开厂，柴油的硫含量控制在50μg以下，具备生产国Ⅳ车用柴油能力，然而柴油中硫含量从350ppm降到国Ⅳ的50ppm以下，导致润滑性磨斑直径超过460μm，未达到标准要求，因此在车用柴油加入适宜和适量的柴油抗磨剂（柴油润滑性改进剂）已经是迫在眉睫，根据玉门炼厂基础加氢柴油的性质，对国内的柴油抗磨剂进行实验室评价及工业应用。2、柴油抗磨剂在玉门炼厂实验室评价情况2.1柴油抗磨剂评价方案根据玉门炼厂的生产运行情况，采用脂肪酸酯型柴油抗磨剂来提高玉门炼厂车用柴油的润滑性，实验室评价把改制柴油和加氢柴油作为基础油，比例是改制柴油：加氢柴油=1.1:1.0(质量比)，然后分别加入各种比例的抗磨剂，加热至45℃，搅拌5分钟左右，最后将调合好的柴油分析相关重要指标。2.2YPZHY抗磨剂评价情况表3YPZHY抗磨剂评价情况项目基础油+100ppm+150ppm+200ppm磨斑直径/μm567535544538凝点/℃-10-10-8-8冷滤点/℃-3-5-5-5闪点/℃68.568.07066酸度0.5640.7130.7130.428硫，mg/Kg5.384.384.924.41从表3和图3可以看出，玉门炼厂的基础柴油加入不同比例的YPZHY抗磨剂，磨斑直径变化不大，均超过500μm，因此说明YPZHY抗磨剂改善我厂柴油的润滑性基本无效果。2.3SHDY抗磨剂评价情况首先对SHDY柴油抗磨剂（油品车间）进行了基本理化性质分析，分析结果见表4。表4SHDY柴油抗磨剂（油品车间）理化性质分析分析时间：2014年11月5日项目质量指标检验结果试验方法密度（20℃）kg/m3报告968.1GB/T13377酸值mgKOH/g不大于21.461GB/T7304凝点℃不高于-16-9GB/T510530535540545550555560565570050100150200250磨斑直径/μmi柴油抗磨剂加入量，ppm图3YPZHY抗磨剂评价情况闪点（闭口）℃不低于160＞163GB/T261运动粘度（40℃）mm2/s报告188.1GB/T265水分（体积分数）%不大于痕迹痕迹GB/T260机械杂质无无目测从表4数据可以看出，已经进入油品车间使用的SHDY柴油抗磨剂，首先是凝点不合格，其次SHDY在留样过程中出现严重分层，上部是黄色油层，下部已出现类似油膏状物质，可能会影响使用效果。为了进一步考察加入已经使用SHDY柴油抗磨剂对两种柴油基础油润滑性的改善情况，我们分别对加氢柴油和改制柴油分别加入200ppmSHDY柴油抗磨剂,加热至45℃，搅拌5分钟左右，分别测定空白基础油和加剂后的润滑性，数据见表5表5玉门炼厂基础油对SHDY抗磨剂的润滑性感受性考察项目改制柴油加氢柴油改制柴油+200ppm加氢柴油+200ppm磨斑直径/μm637616412407从表5数据可以看出，改制柴油和加氢柴油对SHDY抗磨剂的感受性没有大的区别，尽管加氢柴油硫含量低于改制柴油的硫含量，但是两种柴油基础油加入用剂量的柴油抗磨剂，磨斑直径/μm都能从600以上，降到400，这充分证明了文献介绍的，不能以柴油中硫含量作为判断柴油润滑性好坏，芳烃、含氮化合物、含硫化合物、含氧化合物对改善柴油润滑性也有不同效果。为了更好地考察SHDY抗磨剂对于玉门炼厂柴油的最佳加剂量，我们进行相关实验评价。数据见表6表6SHDY抗磨剂对玉门炼厂柴油的最佳加剂量项目基础油+150ppm+200ppm+300ppm磨斑直径/μm605457429389从表6和图4，可以很明显看出，SHDY抗磨剂随着加入量逐渐提高，柴油润滑性有逐渐下降的趋势，在加入200ppm时，已经基本达到玉门炼厂柴油润滑性内控指标，但是不符合脂肪酸酯型柴油抗磨剂的技术要求，即加入200ppm抗磨剂，磨斑直径不低于420μm，但是在装置调合过程中由于分散性等种种原因，往往需要加入比200ppm稍多量的抗磨剂量，这超过大量资料和产品介绍中的最佳150ppm-200ppm的加剂量。2.4JSJH②抗磨剂评价情况表7JSJH②抗磨剂评价情况项目基础油+150ppm+200ppm+300ppm磨斑直径/μm605546550553凝点/℃-7-7-7-8冷滤点/℃-3-5-5-4闪点/℃65686567酸度0.4280.5730.4280.428硫，mg/Kg7.837.156.696.430100200300400500600700050100150200250300350磨斑直径，μmSHDY抗磨剂加剂量，ppm图4SHDY抗磨剂最佳加剂量考察从表7和图5数据可以看出，加入不同剂量的JSJH②抗磨剂对我厂柴油的润滑性基本无效果。2.5JSJH④抗磨剂评价情况表8JSJH④抗磨剂评价情况项目基础油+150ppm+200ppm+300ppm磨斑直径/μm605458425366凝点/℃-7-6-6-7冷滤点/℃-3-4-4-5闪点/℃65716867酸度0.4280.5730.5730.428硫，mg/Kg7.837.626.527.10530540550560570580590600610050100150200250300350磨斑直径，μmJSJH②抗磨剂加剂量，ppm图5JSJH②抗磨剂评价情况0100200300400500600700050100150200250300350磨斑直径，μmJSJH④抗磨剂加剂量，ppm图6JSJH④抗磨剂评价情况从表8和图6，可以很明显看出，JSJH④抗磨剂随着加入量逐渐提高，柴油润滑性有逐渐下降的趋势，在加入200ppm时，已经基本达到玉门炼厂柴油润滑性内控指标，但是不符合脂肪酸酯型柴油抗磨剂的技术要求，对柴油润滑性的改善与SHDY抗磨剂效果相当。2.6BJZHY抗磨剂评价情况表92014年11月7日BJZHY抗磨剂评价情况项目基础油+150ppm+200ppm+300ppm磨斑直径/μm605405360377凝点/℃-7-6-6-8冷滤点/℃-3-1-2-1闪点/℃65717272酸度0.4280.8560.7130.713硫，mg/Kg7.836.737.286.59从从表9和图7，可以很明显看出，BJZHY抗磨剂随着加入量逐渐提高，柴油润滑性有逐渐下降的趋势，在加入150ppm时，已经远低于达到玉门炼厂柴油润滑性内控指标，加入200ppm抗磨剂，磨斑直径是360μm，远低于脂肪酸酯型柴油抗磨剂的技术要求，即加入200ppm抗磨剂，磨斑直径不低于420μm，因此对柴油润滑性的改善比上面的几种抗磨剂效果相对要好一些。0100200300400500600700050100150200250300350磨斑直径。μmBJZHY抗磨剂加剂量，ppm图7BJZHY抗磨剂评价情况2.7SHXHH抗磨剂评价情况首先对SHXHH抗磨剂的小样，进行基本理化性质分析和磨斑直径评价。表102014年11月13日SHXHH抗磨剂小样项目基础油+150ppm+200ppm+300ppm磨斑直径/μm605404358354凝点/℃-7-8-7-7冷滤点/℃-2-2-2-2闪点/℃69686969酸度0.4280.5710.8560.998硫，mg/Kg7.126.316.58从表10和图8数据可以看出，SHXHH抗磨剂小样随着加入量逐渐提高，柴油润滑性有逐渐下降趋势，加入150ppm时，磨斑直径是404μm，已经远低于达到玉门炼厂柴油润滑性内控指标，加入200pm抗磨剂，磨斑直径是358μm，远低于脂肪酸酯型柴油抗磨剂的技术要求，同时，发现SHXHH抗磨剂加剂量200ppm和300ppm效果一样，这说明此抗磨剂的最佳加入量在150ppm-200ppm，超过200ppm以后，润滑性再没有更大的效果效果。因此SHXHH抗磨剂对柴油润滑性的改善比上面的几种抗磨剂效果相对要好一些，最适合我厂调合国Ⅳ车用柴油。为了更好考察SHXHH抗磨剂大样情况，我们对进入我厂油品车间的SHXHH抗磨剂又进行了柴油润滑性评价考察表112014年11月19日SHXHH抗磨剂（油品车间取样）评价情况项目基础油+150ppm+200ppm+300ppm磨斑直径/μm6054263793770100200300400500600700050100150200250300350磨斑直径，μmSHXHH抗磨剂小样加入量，ppm图82014年11月13日SHXHH抗磨剂小样从表11和图9数据可以看出，SHXHH抗磨剂大样加入200pm，磨斑直径是379μm，尽管比小样效果稍差些，但仍远低于脂肪酸酯型柴油抗磨剂的技术要求，200ppm和300ppm加剂量，柴油润滑性效果一样。因此SHXHH抗磨剂大样最佳加入量应在170ppm即可。2.8JSCHN抗磨剂评价情况表122014年12月19日JSCHN抗磨剂基本理化性质分析项目质量指标实测数据试验方法酸值/(mgKOH/g)185~2100.629GB/T7304a凝点/℃不高于-16-16GB/T510闪点（闭口）/℃不低于160162GB/T261水分（体积分数）/%不大于痕迹痕迹GB/T260表132014年12月19日JSCHN抗磨剂小样抗磨剂评价情况项目基础油+150ppm+200ppm+300ppm磨斑直径/μm639427400363凝点/℃-9-9-10-10冷滤点/℃-4-4-5-5闪点/℃66677168酸度0.4230.5640.5640.564硫，mg/Kg4.073.734.695.20100200300400500600700050100150200250300350磨斑直径，μmSHXHH抗磨剂大样加入量，μm图92014年11月13日SHXHH抗磨剂大样3柴油抗磨剂在玉门炼厂生产国IV中的应用。通过上述柴油抗磨剂的综合评价与比较，我厂采用国内抗磨剂进行调和工业化大量生产国Ⅳ车用柴油，数据见表14。表142015年1月7日国Ⅳ车用柴油103#罐分析数据表分析项目质量指标分析结果密度（20℃）kg/m3810～850827.6氧化安定性（以总不溶物计）mg/100mL不大于2.50.7硫含量mg/kg不大于5030.6酸度（以KOH计)mg/100mL不大于70.49810％蒸余物残炭（质