真空泵油的加氫后性能改良分析

真空泵油的加氫后性能改良分析根據(jù)真空泵油在使用中的工作狀況,我國已制定了真空泵油的行業(yè)標準SH0528-92(礦物油型真空泵油標準)和SH0529-92(礦物油型擴散泵油標準)。下面就對加氫油生產(chǎn)的真空泵油在飽和蒸汽壓、極限壓強、粘度指數(shù)、氧化安定性等方面的改良開展分析。

1、飽和蒸汽壓

為了獲得高真空,希望油品在冷凝器溫度下有較低的飽和蒸汽壓;使真空泵能獲得較高的真空;同時又要求油品在蒸發(fā)器溫度下,應(yīng)具有盡可能大的飽和蒸汽壓,使得泵在較高的出口壓力下工作。一些質(zhì)譜組成分析結(jié)果說明,與溶劑精制油相比,加氫油具有芳烴含量低、飽和烴含量高的特點。***學(xué)組成上分析,隨著分子量增大,直鏈烷烴分子間的色散力增加,蒸汽壓降低,需要從外界供應(yīng)較大的能量才可使其蒸汽壓提高到與大氣壓相等,因而沸點相應(yīng)增高;而對于碳數(shù)相同的烷烴異構(gòu)體而言,分子支鏈增多時,分子趨于球形,分子間距離增大,色散力相應(yīng)減弱,則油品蒸汽壓會升高。環(huán)烷烴性質(zhì)與烷烴相似,因此加氫泵油中含量較多的帶長側(cè)鏈的單環(huán)環(huán)烷烴或芳烴有利于真空泵油降低飽和蒸汽壓。

2、極限壓強

極限壓強是真空設(shè)備的關(guān)鍵性指標,其大小取決于泵本身的漏氣和工作液的蒸氣壓強。以擴散泵為例,根據(jù)擴散理論,有如下關(guān)系式。

泵工作壓縮比

可以看出油品的種類和組成對真空泵的極限壓強影響很大。與溶劑精制油相比,由于加氫油制得的真空泵油沸點高,分子量較大,即公式中的蒸汽分子直徑R2和分子量L2大,相應(yīng)的氣體與蒸汽間的擴散系數(shù)D0就小,所以壓縮比就大,對一定的出口壓強P(L)而言,極限壓強P(O)就小些。這說明用加氫油生產(chǎn)的真空泵油沸點高,組成合理,有利于獲得高真空;且由于該油餾分窄,精制深度高,抽氣速率也有所提高。

從“石大”牌真空泵油性能測試結(jié)果中也能看出這一點。表2比照了“石大”牌擴散泵油(SD2DPO23)與用普通溶劑精制油制得的擴散泵油(A油)的真空性能,結(jié)果說明:極限壓強和抽氣速率指標都有了一定程度的提高。

表2SD-DPO-3與A油極限壓強和抽氣速率比照結(jié)果

表3比照了**石大中油公司最新研制的“石大”牌直聯(lián)泵油SD2RPO2100L與德國產(chǎn)萊寶泵專用油N62在萊寶真空泵上測試的極限壓強性能。結(jié)果說明:國產(chǎn)油的真空性能指標不亞于進口油。

表3SD-RPO-100L與LeyboldN62的極限壓強比照結(jié)果3

3、粘溫性能

油品粘溫性能的優(yōu)劣水平是用粘度指數(shù)來表征的,它是衡量根底油加工中精制深度最重要的指標,也是判斷潤滑油油源的標志。***學(xué)組成上分析,烷烴和少環(huán)長側(cè)鏈環(huán)烷烴和芳烴的粘溫性能都好于多環(huán)多側(cè)鏈環(huán)烷烴和芳烴;膠質(zhì)等稠環(huán)化合物的粘度指數(shù)極低。

由于要求油品在低溫下能使泵迅速啟動,在高溫下又能具有良好的密封性,同時使泵內(nèi)溫升較低,因此油品的高粘度指數(shù)對真空泵的正常運轉(zhuǎn)是非常重要的。尤其是近年來出現(xiàn)的直聯(lián)高速旋片式真空泵的出現(xiàn),轉(zhuǎn)速已提高到1000～3000r?min,這就使油分子的內(nèi)摩擦增大了,油品溫升也更高,因此對油品的粘度指數(shù)要求更嚴格了。因此,由根底油性質(zhì)決定了加氫油制得的真空泵油的粘度指數(shù)(一般VI≥100)要好于普通溶劑精制油的產(chǎn)品(一般VI≥90)。

4、氧化安定性

由于油品在泵內(nèi)要經(jīng)受長期的加熱、汽化、(噴射)、冷卻等過程,因此要求油品要具有良好的熱安定性和氧化安定性,防止熱解產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物污染系統(tǒng),降低極限真空度。烴類氧化是一個自由基自動氧化過程。油品氧化安定性與非烴雜質(zhì)和化學(xué)組成有密切關(guān)系。環(huán)己烷和C12以上的大環(huán)化合物由其自身構(gòu)造決定了其張力能很小或等于零,因此具有穩(wěn)定的構(gòu)象,所以根底油中的烷烴和環(huán)烷烴對氧化安定性都是有正影響的;而根底油中芳烴、膠質(zhì)對氧化安定性是有負影響的。其中適量的少環(huán)芳烴對氧化安定性有利,但不能過多。多環(huán)芳烴含量越高,油品的氧化安定性越差。陳國銘等人認為我國石蠟基根底油氧化安定性差的原因除與其中天然硫化物含量低有關(guān)外,沒有將其中的稠環(huán)芳烴及極性化合物降低至較低水平也是原因之一。而通過加氫精制工藝處理油料可以很好地解決這一問題。此外,Fenske發(fā)現(xiàn)芳烴含量為15%～20%的根底油氧化安定性最好。Fuchs和Burn等也提出過最正確芳烴的概念,他們認為在硫含量大于0.1%時,就氧化安定性而言,最正確芳烴含量為10%～20%。因此,對加氫油而言,隨著加工深