润滑油技术现状及发展趋势

        一、润滑油技术现状
　　1、我国润滑油现状
　　润滑油加氢技术经过几十年的发展，一方面如加氢处理、加氢补充精制、临氢降凝等技术已成熟并有新的进步，另一方面异构降凝等新技术日益得到应用。采用加氢新技术生产的基础油质量已接近或达到PAO合成润滑油的性能而占有明显的价格优势，为适应汽车工业与其他工业技术高速发展与更新换代打下牢固的基础。因此加氢工艺在润滑油生产中将起到巨大的作用。
　　石油化工科学研究院RIPP根据原油组成的不同，开发出一系列润滑油加氢新工艺，为我国炼油企业生产优质的润滑油基础油提供了强有力的技术支持。
    对于润滑油高压加氢工艺，环烷基原油是世界各类原油中最高贵的资源之一，其储量仅占原油总储量的2.2%。目前世界上只有美国、委内瑞拉和中国拥有环烷基原油资源。因此如何更加合理利用有限的环烷基原油资源，是炼油界关心的重要课题之一。从环烷基原油的特点看，其润滑油馏分的化学组成以环烷烃、芳烃为主，直链石蜡烃少，凝点较低，是生产电气用油、冷冻机油的良好原料，同时也适宜于生产白油、化妆品用油以及特殊工艺用油。针对石蜡烃含量少的环烷基原料的特点，采用催化脱蜡技术生产高质量的环烷基润滑油有利于资源的合理配制，具有很好的经济效益与社会效益。
　　克拉玛依石化厂采用RIPP开发的全氢型高压加氢组合工艺，建成了30万吨/年润滑油高压加氢装置，2000年10月高压加氢装置投入运转。表1、2是工厂加工的原料油与所得基础油的性质，从性质可以看出，在生产期间，各线主产品颜色水白，低温流动性好，各项指标都达到要求。

　　表1 原料油性质
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原料油 运动粘度mm2/s 粘度指数 凝点 ℃ 氮含量μg/g
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100℃ 40℃
减二线油 — 64.49 — -21 516
减三线油 12.6 264.3 -43 -20 1065
轻脱沥青油 57.8 2295 50 -8 1862
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　　表2 加氢后各线润滑油基础油的性质
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原料油 运动粘度mm2/s 粘度指数 倾点
℃ 硫含量μg/g 氮含量μg/g 色度
号 紫外吸收度260nm
100℃ 40℃
减二线油 48.28 5.725 — -36 18 〈5 〈0.5 —
减三线油 177.4 10.99 — -21 9 〈5 〈0.5 0.12
轻脱沥青油 475.4 29.71 90 -21 17 〈5 〈0.5 —
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　　进入21世纪，随着环保与机械工业的发展，对润滑油产品质量提出了更加苛刻的要求。润滑油要有高的抗氧化安定性、更好的粘温性、好的低温流动性以及优良的剪切稳定性与抗磨性，依靠调整添加剂配方来提高润滑油使用性能的办法已无法达到要求，这就对润滑油基础油质量提出了更高的要求。采用传统工业生产的矿物润滑油质量很难有进一步的提高。另外，世界范围内适合生产润滑油的原油资源日益减少，润滑油生产必须面队劣质的重质原油，这对于传统加工工艺也是一道难题。

　　2、中国润滑油生产面临的大环境
2．1 严格的环保要求
国家环保局公告，机动车辆排放标准2004年将执行欧II标准2007年开始执行欧III标准。随着中国环保概念的加强，环保法规将会健全起来。可以断定，执行欧II、欧III排放标准的承诺必将使汽车和设备制造商改进自己的设计，生产出符合环保要求的产品，而现有的车辆和设备也将无法进行必要的更改，使之达到环保的要求。无论是生产还是改进，这些符合环保要求的汽车发动机与设备都将对润滑油性能提出要求，因此润滑油产品的标准也将随之发展。
　　车辆和机械在节能、环保方面的要求在不断提高，其所用的润滑油必然要求满足使用要求。因此，节能环保性润滑油已成为润滑油的发展方向。发达国家的润滑油产品标准更新更快，节能排放效果显著。与此同时，绿色润滑剂，即可生物降解的润滑剂在这些国家已经广泛应用于工业润滑油和二冲程发动机油。
　　中国由于经济发展不平衡，在今后的一段时期内，还会存在高、中、低档润滑油并存现象。随着人们环保意识的提高，以及政府环保法规的制约，环保概念的润滑油规格标准将成为润滑油产品的热点和重点问题
　　21世纪是清洁的时代，废气排放必须达到超低排放或零排放，汽车及其他用油机具除使用清洁燃料外，还要求润滑油必须清洁、高质量。润滑油质量需随着日益严格的环保要求而不断提高。
　　美国是世界上控制汽车废气排放最严格的国家。早在20世纪 60年代，美国就提出了汽车排放要求，那时汽油车使用SC／SD级汽油机油，柴油车以CC级柴油机油为主。到20世纪90年代初，美国通过“清洁空气法”修正案，要求废气排放比80年代初降低40％，出现了SH／GF-1汽油机油、CF-4柴油机油。为满足排放进一步降低30％的严格要求，2000年美国发表了SL／GF-3汽油机油最新规格，而柴油机油则在1998年就推出了CH-4规格。为满足2004年新的排放标准，未来汽油机油将达到“SM”／GF- 4标准，而柴油机油2001年将达到新的规格PC-9。
　　欧洲汽车排放要求与美国逐渐趋于相近。欧洲柴油汽车(尤其是柴油轿车)数量多，对柴油车排出的氮氧化物(NO，)和颗粒物控制较严。欧洲从20世纪90年代初实行欧I排放标准，到2000年实行欧Ⅲ标准，柴油机油规格已从CCMC D4／D5发展到ACEA E4-98／E5。随着2005年欧Ⅳ排放标准的执行，当更高级别的柴油机油被使用时，还要求油品具有低硫、低磷和低灰分的特点。
　　国外日益苛刻的环境要求和润滑油的发展对我国润滑油工业带来新的挑战。目前润滑油市场虽有国内名牌，但也有一些民营企业生产的产品，甚至还有一些杂牌润滑油。国产品牌润滑油的中高档油比例少，而且质量档次跨度较大。以汽油机为例，既有低档次的SC级油品，也有高档次的SJ级油品。我国颁布了新的汽车排放标准，拟订了执行欧Ⅱ、欧Ⅲ标准的时间，这将大大推动我国润滑油质量的提高。

　　2.2 汽车工业发展的要求
　　目前，我国汽车产量已达206万辆，汽车保有量已超过1600万辆，其中轿车和微型车约占40％以上。随着国民经济的快速发展，到2005年，预计我国汽车产量可能达到320万辆左右，其中普通经济性轿车将成为市场主导产品。到2005年，预计轿车产量将提高到占总产量的35％以上，汽车保有量将达2500万辆左右，轿车和微型汽车的比例将上升到50％左右。为满足法规要求的排放标准，未来汽车均采用电控燃油喷射技术，广泛安装催化转化器，柴油车还要安装颗粒物过滤器。汽车技术的发展对车用润滑油发展提出了新的更高要求：
　　一是高档润滑油需求量增加，级别不断提高。
　　二是为防止催化转化器催化剂中毒，润滑油必须低磷、低硫、低灰分。
　　三是提高汽油机油和柴油机油的高温抗氧化性能、清净性和分散性。
　　四是适应汽车节能要求，使用多级油。
　　五是适应车辆齿轮油和自动传动液的新要求。
　　六是开发清洁燃料发动机油。清洁燃料发动机油在使用性能上除具备汽、柴油机油的清净性和分散性，抗氧、抗腐蚀外，还需具有更好的抗磨损性。醇类燃料发动机油还要具有良好的酸中和能力。

二、润滑油发展趋势
　　1、润滑油技术趋势
　　1.1 加氢技术生产润滑油基础油
　　目前，世界润滑油基础油正由API Ⅰ类向APIⅡ／Ⅲ类转变，基础油生产正向加氢技术发展。加氢技术生产的润滑油基础油，硫、氮及芳烃含量低，黏度指数高，热氧化安定性好，挥发性低，换油期长。国外已工业化普遍应用的基础油加氢技术有雪佛龙公司的加氢裂化—异构脱蜡(1DW)技术，埃克森美孚公司的加氢处理一加氢异构化和加氢裂化—选择性脱蜡(MSDW)技术及英荷壳牌公司的加氢裂化—加氢异构化生产超高黏度指数(XHVI)基础油技术。
　　国外已有10多套加氢工业装置投入运行，主要有：美国第二大基础油厂——Excel Paralubes采用UOP的加氢裂化和雪佛龙公司的异构脱蜡技术生产优质基础油；雪佛龙公司的Richmond炼厂润滑油加氢装置应用自行开发的异构脱蜡技术生产APIⅡ／Ⅲ类基础油；埃克森美孚公司在Baytown炼厂的最大的石蜡基基础油生产装置，以及在新加坡的 Jurong炼厂生产APIⅡ类轻、重中性油。
　　世界润滑油加氢基础油需求逐步增长，加氢技术发展迅速。预计到2005年，全球加氢基础油量将占基础油总量的10％左右。
　　我国润滑油加氢处理技术的应用始于上世纪90年代初，目前建成投产的装置有：兰州石化公司炼油厂生产很高黏度指数(VHVI)基础油的加氢处理装置；大庆炼化公司炼油厂生产高黏度指数基础油的加氢异构脱蜡装置；克拉玛依炼油厂全氢型高压加氢生产低芳烃环烷基润滑油工业装置，荆门石化总厂润滑油加氢改质装置。这些新建装置生产的润滑油，满足了润滑油市场对新一代高质量润滑油的需求。

　　1.2 生物技术在润滑油（脂）中的应用
　　目前世界所需能源和有机化工原料大多来自石油、煤和天然气，它们对社会进步和发展作出了巨大贡献，但从长远来看，并非是人类所能长期依赖的理想资源。未来人类能够长期依赖的资源和能源应是储量丰富、可再生的、对环境无污染。因此，与会专家普遍认为，以植物为主的生物资源将是人类未来的理想选择。对于我国来说，发展生物柴油具有下列重大意义：生物柴油是保护环境防止大气污染的超清洁柴油，还具有降低CO2排放减少温室效应的特点；发展生物柴油有利于增产柴油，提高我国油品结构的柴／汽比；生产生物柴油与炼制清洁石油柴油相比较，流程短、投资省、加工费用低；生产生物柴油的同时，副产高附加值甘油；从大豆油生产生物柴油时，还可综合利用，制造可生物降解润滑油、清洁溶剂、工业溶剂等。同时，发展生物柴油可以调整农业产品结构，为农业发展开辟一条新路，并增加农民收入。目前和今后我国仍需大量进口石油，而用植物油生产柴油，也为保障我国能源安全多开辟一条途径。
　　生物技术在润滑油(脂)中的应用生物技术用于研究开发可降解润滑油(脂)始于20世纪70年代。绿色化学将使生物可降解润滑油(脂)的发展在21世纪更为迅速。
　　目前，生物降解润滑油(脂)研究领域有：生物降解液压油、通用生物降解润滑脂、生物降解润滑油。
　　用于生物降解润滑油(脂)的主要有植物油与合成脂类。目前植物油用得较多的是菜籽油、葵花籽油等；合成脂有醇与脂肪酸合成的多元醇酯、复合脂等。
　　可降解润滑油(脂)无毒，具有良好的润滑性和黏温性能，黏度指数高，容易降解生成二氧化碳和水。
　　欧洲、美国和日本已开展了生物降解润滑油(脂)的研究，一些著名厂家已陆续开发出了生物降解润滑油(脂)，且有生物降解性能的评定方法。
　　在欧洲，生物降解润滑剂已占7％左右，北欧一些国家还制定了法规，限制部分矿物润滑油的使用，以推广使用生物降解润滑油(脂)。
　　国内许多单位也相继进行了生物降解润滑油(脂)的研究。上海交通大学以开发生物降解润滑油剂为目的，对绿色润滑剂的基础油进行了改性和氧化机理的研究，筛选得到了一些效果较好的抗氧添加剂，合成了几个系列的极压抗磨添加剂，并考察了它们的摩擦学性能，取得良好效果。生物技术在润滑领域具有广阔的应用前景。

　　1.3 纳米材料与技术在润滑油领域的应用
　　摩擦磨损是普遍存在的自然现象。摩擦损失了世界约三分之一的一次能源，磨损是造成材料与设备破坏和失效的三种最主要的形式之一，润滑则是降低摩擦、减少或避免磨损的最有效技术。发展具有良好抗磨损性能、高承载能力、对磨损表面具有一定修复功能、对环境无污染或少污染的润滑剂，是化学和材料科学及摩擦学的重要课题之一。
　　近年来，纳米材料得到飞速发展，纳米材料与技术在润滑领域的应用得到了摩擦学科技工作者的高度重视。许多研究单位和高等院校先后进行了将纳米材料用于润滑油(脂)，以提高其抗磨损和抗极压性能的研究。
　　中国科学院兰州化学物理研究所用化学表面修饰方法制备纳米颗粒，研究了纳米颗粒在润滑油中的减摩、抗磨及润滑作用机理。研究表明，纳米颗粒作为润滑油(脂)添加剂具有一定的修复功能，而降低有机物修饰纳米颗粒的成本，实现其规模化生产，是纳米材料在润滑油(脂)中成功应用的基础。

三、结论
　　在新世纪，中国润滑油工业既面临严峻挑战，又存在良好的发展机遇。激烈的竞争将使中国的润滑油市场充满生机。从发展现状看，我国润滑油的国家及行业标准中的齿轮油和液压油标准已达到国际先进水平，同时也能建立与国际先进水平要求相当的台架性能评定项目。在内燃机油规格方面，由于国际上内燃机油更新换代相当快，我国内燃机的国家及行业标准与国外差距很大。如汽油机油，美国已发布SL／GF- 3规格要求，我国发表的标准最高级别为SF级，相差4个质量规格档次；美国的柴油机油已有CH-4规格，而我国柴油机油国家标准最高级别为CD级，也相差4个质量规格档次。美国API每提出一种新的等级质量规格，就有对应的、新的台架评定方法出现，规定标准与台架评定是同步发展的。我国汽车引进车型有欧洲、美国及日本等的各种型号，它们施行的标准不尽相同，因此应根据我国国产及合资汽车发动机的特点，建立润滑油台架性能评定要求，推出适合我国具体情况的润滑油规格，使我国内燃机油标准随着环保法规与发动机燃油经济性的新要求而升级换代。我国润滑油需求总量将平缓上升，高档润滑油增长速度较快。在车用润滑油中，柴油机油的比例会因柴油车的发展而逐步提高。随着发动机功率的不断提高，燃料经济性将促使润滑油不断升级换代，环境友好的要求将推动润滑油更加清洁。
　　总之，未来的润滑油，将面临多方面的严峻挑战。顺应世界潮流，节能、低排放、无污染、长寿命将成为我国润滑油发展的方向。