幾種潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成分析方法對(duì)比

馬書杰　劉　英

摘要：主要介紹了國內(nèi)外潤滑油基礎(chǔ)油測(cè)定碳型組成的幾種分析方法，就這幾種分析方法在適用范圍、原理、優(yōu)缺點(diǎn)等各方面進(jìn)行了對(duì)比。選用性質(zhì)不同的潤滑油基礎(chǔ)油和餾分油采用這幾種分析方法進(jìn)行碳型組成測(cè)定，對(duì)不同方法的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測(cè)結(jié)果相差較大。

關(guān)鍵詞：潤滑油；碳型組成；分析方法

中圖分類號(hào)：TE626.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

The Comparison of Several Test Methods for Carbon Type Composition of Lubricating Base Oils

MA Shu-jie, LIU Ying

(PetroChina Karamay Lubricating Oil Research Institute, Karamay 834003, China)

Abstract:Some analytical test methods for carbon type composition of lubricating base oils at home and abroad are introduced and compared in application scope, principle, merits and disadvantages. Carbon type composition for some lubricating base oils and distillate oils were determined by using these test methods. The comparison and analysis results showed that the result from infrared spectrometry method is much difference to that of n-d-ν and n-d-M methods.

Key words:lubricating oil; carbon type composition; analytical method

0 前言

潤滑油質(zhì)量的優(yōu)劣很大程度與基礎(chǔ)油的化學(xué)組成有關(guān)，研究基礎(chǔ)油的化學(xué)組成是控制基礎(chǔ)油質(zhì)量和開發(fā)潤滑油產(chǎn)品最基礎(chǔ)的工作。目前分析基礎(chǔ)油化學(xué)組成的方法主要有經(jīng)典柱色譜分析法、高效液相色譜法、薄層色譜法、紅外光譜法和質(zhì)譜法等，但以上這些方法存在著分析周期長、成本高等缺點(diǎn)，碳型組成分析則是目前研究基礎(chǔ)油化學(xué)組成最簡(jiǎn)單、最快速的方法，在國內(nèi)外石化行業(yè)得到普遍應(yīng)用，該方法也是除粘度指數(shù)外劃分潤滑油基礎(chǔ)油基屬（石蠟基、中間基和環(huán)烷基）的另一方法。

1 國內(nèi)外碳型組成分析方法

碳型組成（又稱為結(jié)構(gòu)族組成）是將組成復(fù)雜的基礎(chǔ)油看成是由芳香基、環(huán)烷基和烷基的結(jié)構(gòu)單元組成的復(fù)雜分子混合物，其中CA值是指芳香環(huán)上的碳原子占整個(gè)分子總碳原子數(shù)的百分?jǐn)?shù)，CN值是指環(huán)烷環(huán)上的碳原子占整個(gè)分子總碳原子數(shù)的百分?jǐn)?shù)，CP值是指烷基側(cè)鏈上的碳原子占分子總碳原子數(shù)的百分?jǐn)?shù)。CA值高說明基礎(chǔ)油中芳烴含量高，CN值高說明基礎(chǔ)油中環(huán)烷烴含量高，CP值高說明基礎(chǔ)油中石蠟烴含量高，依據(jù)CA值、CN值、CP值的高低能夠判斷潤滑油基礎(chǔ)油的基屬。

目前國外測(cè)定潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成的分析方法有ASTM D2140、ASTM D3238、IEC 60590和Brandes法，國內(nèi)測(cè)定碳型組成的分析方法有SH/T 0725（修改采用ASTM D2140）、SH/T 0729（修改采用ASTM D3238）、GB 7603（修改采用IEC 60590）和DL/T 929，其中ASTM D2140（SH/T 0725）方法是通過測(cè)定基礎(chǔ)油的密度、粘度和折射率來計(jì)算CA值、CN值和CP值；ASTM D3238（SH/T 0729）方法是通過測(cè)定基礎(chǔ)油的密度、粘度和平均分子量來計(jì)算CA值、CN值、CP值和RA（分子中芳香環(huán)數(shù)）、RN（分子中環(huán)烷環(huán)數(shù)），Brandes法則是德國科學(xué)家Brandes采用紅外光譜，將1610 cm-1處和720 cm-1處的吸收與n-d-M 法進(jìn)行關(guān)聯(lián)分別計(jì)算CA值和CP值，差值法計(jì)算CN值。IEC 60590（GB 7603）方法只采用Brandes法中計(jì)算CA值部分。DL/T 929方法與Brandes法相似，只是關(guān)聯(lián)系數(shù)稍有差別。碳型組成分析各種方法的適用范圍、原理等見表1。

2 不同碳型組成分析方法結(jié)果對(duì)比

本研究選用不同粘度等級(jí)、不同原油基屬、不同芳烴含量和不同加工工藝的潤滑油基礎(chǔ)油或餾分油31個(gè)，采用不同的分析方法分析碳型組成。

2.1 研究所用儀器設(shè)備

粘度：美國Cannon公司CAV2200全自動(dòng)運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定儀；

折光：瑞士Mettler公司RE40自動(dòng)折光測(cè)定儀；

密度：瑞士Mettler公司DE40自動(dòng)密度測(cè)定儀；

紅外光譜：美國Nicolet公司AVATAR370傅立葉變換紅外光譜儀。

2.2 潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成不同分析方法對(duì)比

低粘度潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成不同分析方法對(duì)比數(shù)據(jù)見表2。

中粘度潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成不同分析方法對(duì)比數(shù)據(jù)見表3。

高粘度潤滑油基礎(chǔ)油和150BS光亮油碳型組成不同分析方法對(duì)比數(shù)據(jù)見表4。

潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成中CA值不同分析方法數(shù)據(jù)對(duì)比見圖1。

潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成中CN值不同分析方法數(shù)據(jù)對(duì)比見圖2。

潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成中CP值不同分析方法數(shù)據(jù)對(duì)比見圖3。

通過本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明：

（1） 碳型組成數(shù)據(jù)中的CA值，其一般規(guī)律為：紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測(cè)結(jié)果大，在紅外光譜法中，Brandes法要大于DL/T 929紅外光譜法；n-d-ν法和n-d-M法所測(cè)結(jié)果差別較小，規(guī)律性不強(qiáng)，對(duì)高壓加氫深度精制的基礎(chǔ)油，CA值可能超出范圍或VGC超出范圍。

（2） 碳型組成數(shù)據(jù)中的CN值，其一般規(guī)律為：紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測(cè)結(jié)果大，在紅外光譜法中，Brandes法要大于DL/T 929紅外光譜法；n-d-ν法和n-d-M法所測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果較小，規(guī)律性不強(qiáng)。

（3） 碳型組成數(shù)據(jù)中的CP值，其一般規(guī)律為：紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測(cè)結(jié)果小，在紅外光譜法中，Brandes法要小于DL/T 929紅外光譜法；n-d-ν法和n-d-M法所測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果較小，規(guī)律性不強(qiáng)。

3 結(jié)論

（1）在四種潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成分析方法中，紅外光譜法較n-d-ν法和n-d-M法所測(cè)結(jié)果相差較大，且與n-d-ν法和n-d-M法比較，紅外光譜法測(cè)定潤滑油基礎(chǔ)油碳型組成具有快速、簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

（2）在紅外光譜法中，Brandes法和DL/T 929紅外光譜法僅關(guān)聯(lián)系數(shù)稍有差別，兩種方法所測(cè)結(jié)果具有規(guī)律性。

（3）n-d-ν法和n-d-M法所測(cè)結(jié)果相差較小，無規(guī)律性且不適合高壓加氫深度精制的基礎(chǔ)油。

（4） 在實(shí)驗(yàn)室條件具備情況下建議使用Brandes法測(cè)定潤滑油基礎(chǔ)油的碳型組成，在實(shí)驗(yàn)室條件不具備的情況下建議使用ASTM D2140（SH 0725）測(cè)定潤滑油基礎(chǔ)油的碳型組成。

參考文獻(xiàn)：

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［3］ Von G, Brandes G. Dir Strukturgruppenanalyse mit Hilfe der Ultraeotspektroskopie［J］. BrennstoffChemie，1956,37:263-267.

收稿日期:2008-12-04。

作者簡(jiǎn)介：馬書杰（1963-），男，高級(jí)工程師，1986年畢業(yè)于華東石油學(xué)院煉制系石油加工工程專業(yè)，現(xiàn)從事潤滑油新產(chǎn)品開發(fā)和科研管理工作，已公開發(fā)表論文25篇。