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中间基润滑油基础油的脱氮与吸附脱酸

推荐:抗磨液压油开式齿轮油船用润滑油 作者:昊通石化 浏览量:
1前言随着我汽车数量的增加和更多大型机械广泛应用于生产,润滑油的需求量日益增大,对润滑油质量要求越来越高,对作为润滑油主体的润滑油基础油的品质要求也逐渐提高。国内外相关研究1表明,润滑油基础油中的氮化物特别是碱性氮化物对基础油的氧化起促进作用,而某些硫化物则对氧化有一定的抑制作用。氧化安定件是润滑油性能指标中最为重要的一项,选择性脱除油品中的碱性氮化物不仅可以改善油品氧化安定性,而且可以大幅度提高基础油的抗乳化度,这些性能都是高档的工业用油所要求的质M指标w.随着我国原油来源多元化。高酸值原油的比例逐渐增加,造成润滑油基础油馏分的中和值普遍存在升高趋势。润滑油基础油中石油酸的存在严重影响润滑油的使用性能,增加其腐蚀性,降低/润滑油的品质。因此,在基础油精制过程中脱除油品屮的酸性物质是十分必要的。普通的白土精制工艺对基础油的脱氮、脱酸效果不是很明显,同时带来的环境污染问题十分突出。液相脱氮工艺虽然解决了脱氮问题,提篼了基础油氧化安定性,但不能解决中和值问题。经过大量的实验研究,武汉科技学院开发了脱氮-吸附脱酸组合工艺。
2精制机理研究表明,对基础油氧化安定性影响十分显著的碱性氮化物是五元杂环和六元杂环的含氮化合物。传统白土精制工艺通过白土的多孔和大比表时积吸附特性脱除该类物质,但主要表现为物理吸附,选择性不好,吸附脱除碱性氮化物能力有限;缓和加氢工艺属化学精制,但因加氢条件缓和,脱硫容易、脱氮难,因此,该T:艺仅能显著改善基础油的颜色而尤法提氧化安定性,这是由于环状碳氮键(C得多所致。
络合脱氮的机理是脱氮剂中活性组分能有效和氮化物中氮原子上孤对电子结合形成极性较强的络合物,再通过电场使络合物极化并定向移动、相互碰撞聚集沉降而快速分离;脱酸吸附剂是一种以膨润土为载体,经过特殊处理并通过有机胺扩孔剂活化扩孔、保孔Ifl丨制得的固体粉末,其孔道表面上的金属氧化物和基础油中的酸性物质结合并吸附在吸附剂表面,通过过滤而脱除。
3实验3.1原料和精制剂采用屮间基基础油――荆门减二线原料油在实验室进行了脱氮与吸附脱酸试验。原料油理化性质见表1.基础油精制剂:活性白土(鄂州),WK-1脱氮剂(实验室自制),WK-3吸附剂(实验室自制),WSQ-2脱氮剂。
作各简介:毛满意(1 9―)。硕丨。研究生,研究方向为炼油助剂及X艺开发。
表1原料油性质项IJ数据碱忭氮含量/pg总硫含员/fig色度/5残炭,%密度/kg抗乳化度(C氧化安定性/min 3.2试验方法脱氮处理:采用WK-1脱除基础油中的碱性氮化物;吸附处理:采用WK-3对脱氮油进行吸附脱酸。具体过程如下:在电子天平上,准确称取定量油样,置于干燥的1mL三口烧瓶中,按一定剂油比投加脱氮剂,然后在电加热搅拌装置上加热到预设温度恒温搅拌一定时间,放人DTL-1润滑油络合脱氮电场沉降仪进行沉降。转移上层清油至新三口烧瓶,再准确称取定量吸附剂,并将其从=:口烧瓶的加料口中加入,控制温度,在电加热搅拌装置上加热搅拌一定时间后,将油品倾人滤纸折成的漏斗中,以1mL烧杯盛装过滤后的油品,将过滤仪器等置于电热恒温干燥箱中,使其保温过滤,过滤所得的油品即为脱氮-吸附脱酸精制油。
4结果与讨论4.1白土精制的脱氮、脱酸效果活性白土是采用天然膨润土经过硫酸活化而成的多孔粉末状物质,它的脱氮和脱酸是通过其较大的比表面积以范德华力形式吸附基础油中的极性碱性氮化物和石油酸。因此,白土的脱氮和脱酸效果是有限的。为了便于对比,对原料油进行单纯白土精制试验,结果见。由可知,随着白土用量的加大,脱氮率不断提高,精制油的酸值也随着降低。但脱氮效率不高,当白土用量高达6%时,脱氮率才接近60%,酸值降低到0.05mgKC)H/g以下的合格值,平均1%白土可以脱除25fxg/g的碱性氮和0.01mgK()H/g的酸值。显然,可以通过大幅度提篼白土用量达到较好的精制效果,但精制油收率降低,而且大量的白土废会带来严1的环境污染。
4.2WK-1脱氮剂脱氮效果利用WK-1和传统脱氮剂WSQ-2对原料油进行脱氮对比试验,考察不同剂油比下的精制效果,结果见。的数据表明,两种脱氮剂的脱氮率随着剂油比的增加而提高,WK-1的脱氮效果明显比WSQ-2好,相同剂油比下WK-1的脱氮率比WSQ-2高出近1020个百分点;WK-1在剂油质量比为1/250时可以达到90.7%的脱氮率;剂油质量比为1/350时也比6%白土精制的脱氮效果好;对荆门减二线基础油而言,采用WK-1脱氮剂,将剂油质量比控制在1/250就可以达到脱氮要求。脱氮油的碱性氮含量为25.6;ig/g.试验中发现两种脱氮剂的脱氮油酸值都比较高,这是由于脱氮剂偏酸性,在脱氮过程中脱酸能力有限造成的。因此,要想达到较好的脱酸效果就需要一种高效的脱酸吸附助剂与WK-1组合使用。
4.3WK-1脱氮剂和WK-3吸附剂组合精制效果WK-3是一种高效的脱酸吸附剂,和WK-1结合使用后可以弥补WK-1脱酸能力不强的缺点,降低精制油的中和值指标。因此。利用不同用量的WK-3吸附剂对WK-1在剂汕质量比为1/250下的脱氮油进行吸附脱酸试验,结果见表2.从表2可以看出,WK-1脱氮剂和WK-3吸附剂组合使用后,精制油的碱性氮含量和酸值均大幅降低。吸附表2WK-3吸附剂用量对脱酸效果的影响吸附剂用童(),%色度/V油收率剂投加量(W)在1. 5%'时就可以使精制油的酸值达到0.045mgK()H/g.同时,精制油的碱性氮含量比脱氮油也有所降低,说明WK-3吸附剂也有一定的脱氮能力。此外,精制油的色度也得到一定的改善。WK-1和WK-3吸附剂组合使用后,精制油的收率都在99.5%'以上,比白土精制的油收率有所提高。由于吸附剂用量的减少,也可以减轻对环境造成的污染。综合以上数据分析,对于荆门减二线中间基基础油的脱氮和脱酸吸附精制。确定脱氮剂的剂油质量比为1/250,吸附剂的投加量为4.4WK-1和WK-3联合精制油的理化性能分析为了考察精制剂对基础油的精制效果,对1/250WK-1与1. 5%WK-3脱氮-吸附脱酸精制油进行全分析,结果见表3.表3精制油的理化性能项丨:丨减二线原料汕脱氮-脱酸精制油质M标准碱性氮)/pg报告总硫含鼠/pg报告色度/号残炭,%运动粘度U抗乳化度(54化安定性/min由于脱除了基础油中大部分对氧化安定性起负作用的碱性氮化物,而起正作用的硫化物的脱除率不到10%,精制油的氧化安定性得到了显著提高,从130min提高到了285min.碱性氮化物是极性物质,具有表面活性,脱除后降低了油品的乳化性能,改善了油品的抗乳化度。同时,由于碱性氮含量的降低,精制油的色度也得到了改善。WK-3具有很强的吸附性能,在脱酸的同时吸附了基础油中的大量杂质,使精制油的残炭值从。05%降低到0.02%.精制油的其它指标,如开口闪点和运动粘度与原料油差别甚微,并茜足质量标准的要求。说明WK-1和WK-3脱氮-吸附脱酸组合精制油在提高油品关键指标的同时不影响其它质量指标。
5经济效益和社会效益分析试验结果表明。采用脱氮-吸附脱酸组合工艺,脱氮剂用量仅为剂油质量比1/250,吸附剂用量(W)仅为1. 5%,就可以使精制油脱氮率达到907%,精制油酸值降低至0.采用单纯白土精制工艺,白土用量达到6%时,精制油酸值才达到。
05mgKOH/g以下,而高白土用量造成精制油收率明显降低。综合考虑脱氮剂、吸附剂、白土价格和精制油收率,与单纯白土工艺相比,采用脱氮-吸附脱酸组合1:艺精制每吨基础油可降低成本近60元,按年加工10kt计,年增效达600万元以上,经济效益显著;另外,采用脱氮-吸附脱酸组合工艺。废渣量减少75 %,环保效益显著。
6结论WK-1脱氮剂脱氮效率高,脱硫率低,能选择性脱除碱性氮化物,具旮良好的保硫脱氮效果。
投加量(w)下可以使精制油的酸值降低到以下。
采用脱氮-吸附脱酸组合工艺,精制基础油的氧化安定性得到显著提高,基础油的其它理化指标稍有改善或基本不变;该组合工艺与白土精制工艺相比,脱氮和脱酸效率更高,废渣量明显减少,经济效益和社会效益较好。
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