基础油对船用油分水性能的影响研究

徐江锋，蓝公平，李少萍，吴彩平

（华东理工大学石油加工研究所，上海 200237）

基础油对船用油分水性能的影响研究

徐江锋，蓝公平，李少萍，吴彩平

（华东理工大学石油加工研究所，上海 200237）

不同厂家或同一厂家不同批次生产的基础油由于加工工艺的不同，会导致其化学组成存在很大的差异，从而影响其使用性能。文章按SH/T 0619中的方法对添加了同一种复合剂的不同基础油的分水性能进行了测定，发现添加了同一种复合剂的不同基础油的分水结果并不相同。为此，从基础油的物性、馏程和结构组成等方面，分析了造成不同基础油分水性能差异的因素。通过试验发现，基础油中重质馏分及S等杂原子是使船用油分水性能变差的主要原因。

船用油;分水性;基础油

0 引言

船用柴油机油是高黏度指数的基础油添加各种不同功能的添加剂调配而成。对于大部分润滑油而言，基础油含量达80%以上，因此，基础油质量的高低对润滑油性能的好坏至关重要，基础油在润滑油产品的更新换代中起着极其重要的作用，因为它提供了润滑油最基本的润滑、冷却等性能。基础油加工工艺的不同，使基础油的化学组成存在很大差异，因此其性能也会有很大不同。船用柴油机油长期在易于与水接触的环境中使用，而润滑油中的添加剂一般由亲水基和亲油基组成，是天然的乳化剂。水分进入润滑油后，由于添加剂的存在，再加上油水经一定程度的机械搅拌，很容易导致润滑油乳化。影响分水性能的因素有很多，目前对船用油分水性能的研究主要集中在添加剂上［1－4］。本文基于同一种复合剂对不同基础油的分水结果不同出发，结合基础油的物性、馏程和结构组成，分析造成不同基础油分水性能差异的影响因素。

1 试验部分

基础油:表1列出了基础油的种类，基础油分别为A1、A2、A3、B、C。其中，基础油A1、A2、A3是同种基础油，只是生产日期不同，以上基础油均由中国石化上海高桥分公司提供。基础油的基本物性数据见表2。

表1 基础油的种类

表2 基础油的基本物性数据

添加剂:船用发动机油复合剂，由中国石化润滑油研发（上海）中心提供。

试验主要仪器:大连昆仑仪器有限公司生产的DKL－163型船用油水分离性测定仪;北京雷勃尔离心机有限公司生产的LD5－10B型石油分析离心机。

船用油水分离性测定方法:按SH/T 0619－1995《船用油水分离性测定法》，于锥形离心试管中加入98 m L试样和2 mL蒸馏水，在（18±2）℃，以特定的搅拌器在（3600±100）r/min的转速下搅拌30 s后，将油水混合物在相对离心力为700的条件下分离2 h，通过观测离心分离后的水层、乳化层体积来评价油品的水分离能力。

2 结果及分析

2.1 不同基础油分水性能的表现

图1是不同基础油分水性能的表现，其中，复合剂的添加量为8.2%。从图1可以看出，不同基础油的分水结果各不相同，基础油A3的分水结果相对最好，而基础油C的分水结果最差，其余3种基础油的分水结果介于这两者之间。从表2可以看出，A1、A2、A3和B这4种基础油的基本物性数据差别并不大，而基础油C的运动黏度、闪点都要比其他基础油高。为了探究造成油品分水性不一样的具体原因，需对基础油做进一步的分析。

图1 不同基础油分水性能的表现

2.2 基础油的馏程

馏程是石油产品的一个主要的理化指标，用以判定油品轻、重馏分的多少。润滑油基础油的馏程是350～500℃，基础油的馏程越窄越好，初馏点愈低，则闪点越低;终馏点愈高，则黏度愈大。采用SHIMADZU公司生产的GC－14气相色谱仪用模拟蒸馏的方法来测定基础油的馏程。

表3列出了5种基础油的馏程数据。从表3可以看出，A1、A2、A3和B这4个基础油的馏程相差不大，其中基础油A2的10%馏出温度最低，所含轻质馏分最多，但是其分水性并不是最好的也不是最差的，所以轻质馏分并不是影响分水性能的决定因素;基础油A3的馏程最窄，且90%馏出温度最低，所含重质馏分最少，并且A3的分水性是最好的，因此，可以推断重质馏分对油品分水性能有影响。基础油C的10%、90%馏出温度明显高于其他4种基础油，即含重质馏分多于其他4种基础油，轻质馏分少于其他4种基础油，并且C的分水性能是最差的。因此，重质馏分是影响分水性能的重要因素，且重质馏分越多，分水性能越差。

表3 基础油的馏程数据

2.3 基础油的族组成

采用RIPP13－90《润滑油化学族组成试验法》规定的方法测定基础油的化学族组成。该方法适用于测定不含添加剂的各种润滑油馏分的化学族组成。实验采用硅胶－氧化铝双吸附法。根据液－固吸附色谱原理，按照分离过程中样品流出物的体积－重量分布曲线，将样品划分为饱和烃（烷烃－环烷烃）－轻芳烃（单环芳烃）、中芳烃（双环芳烃）、重芳烃（三环及多环芳烃）及胶质（极性物质）等5个组分，作为本方法的分析结果。

表4列出了5种基础油的化学族组成结果。从表4可以看出，A1、A2、A3和B这4个基础油的饱和烃含量相差不大，基础油A3轻芳烃含量最大，中芳烃、胶质含量最小;而重芳烃含量则是基础油A1最大。基础油C饱和烃含量明显小于其他基础油，轻、中芳烃含量明显大于其他基础油，胶质和重芳烃的含量也大于其他4种基础油。

从基础油族组成可以分析其分水性能的差异。一般情况下，界面活性大小顺序为:饱和烃＜芳烃＜胶质［5］。重芳烃及胶质组分中的极性物质具有较强的界面活性，它们的存在可以降低油品与水的界面张力，使油品容易乳化。基础油A3的胶质含量最小，饱和烃和轻芳烃含量最大，分水结果最好;基础油C的饱和烃含量最小、胶质含量最大，分水结果则最差。由表4基础油族组成所得出的结论佐证了从表3基础油馏程数据所得到的结论。

表4 基础油的族组成结果

2.4 基础油的元素分析

基础油中C、H、N含量采用VARIO ELⅢ德国elementar元素分析仪测定;基础油中S含量采用环球（香港）科技有限公司的ANTEK9000系列硫氮元素分析仪测定。表5列出了5种基础油的元素分析结果。从表5可以看出，A1、A2、A3和B这4种基础油的C、H元素含量相差不大，但均大于基础油C;碳氢比、S元素含量则是基础油C远远大于其他4种基础油。

基础油中的N、S等杂原子一般存在重芳烃、胶质等非理想组分，它们会使油品分子产生极性，正是这些极性分子的存在大大降低了油品与水的界面张力，使油品更容易乳化，因此也就造成了基础油C的分水性能最差。

表5 基础油的元素分析结果

3 结论

（1）重质馏分是影响分水性能的重要因素，且在基础油重质馏分中的胶质的界面活性最大。因此，重质馏分中的胶质越多，基础油越容易乳化，从而造成船用柴油机油的分水性能变差。

（2）重质馏分中的S等杂原子会使油品分子产生极性，从而降低油品与水的界面张力，使油品更容易乳化，分水性也就会变差。

［1］吕涯，严正泽.DL32破乳剂对船用油油水界面的影响［J］.石油学报（石油加工），1996（3）:51－55.

［2］于军，陈惠麟.舰船用油的分水性能研究［J］.润滑油，2002，17（2）:30－36.

［3］Chen W，Peng J，Su Y.Separation of Oil/Water Emulsion Using Pluronic F127 Modified Polyethersulfone Ultrafiltration Membranes［J］.Separation and Purification Technology，2009，66（3）:591－597.

［4］KangW，Jing G，Zhang H.Influence of Demulsifier on Interfacial Film Between Oil and Water［J］.Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects，2006，272（1－2）:27－31.

［5］聂时春，王国金.润滑油的破乳及其影响因素［J］.润滑与密封，2000（5）:22－24.

Effects of Base Oils on the Water Separation Property of Marine Engine Oil

XU Jiang－feng，LAN Gong－ping，LIShao－ping，WU Cai－ping
（Petroleum Processing Research Center，East China University of Science＆Technology，Shanghai200237，China）

The base oils produced by different com panies or even different batches of the sam e com pany w ill consist of different chem ical com positions due to different processing，w hich w ill affect its perform ance.According to SH/T 0619，the w ater separation properties of different base oils w ith the sam e additive package w ere determ ined.Based on the different w ater separation properties，the physical property，distillation range and structure of five kinds of base oils w ere analyzed.The result show ed that heavy fractions and sulfur are the main reasons for poorw ater separation property.

marine engine oil;w ater separation property;base oil

TE626.3

A

2011－03－29。

徐江锋（1986－），男，华东理工大学在读硕士，专业为化学工艺，研究方向为石油化工，已公开发表论文1篇。