10 流動(dòng)性能改進(jìn)劑.doc

10章 流動(dòng)性能改進(jìn)劑從石油開采至煉制的系列產(chǎn)品，隨著環(huán)境溫度變化，粘度、流動(dòng)性和凝固點(diǎn)等性質(zhì)也發(fā)生變化，故油品的應(yīng)用效果受到溫度的制約。為了抑制或延緩油品性質(zhì)隨溫度的變化，使之在較寬溫度范圍內(nèi)均表現(xiàn)出良好的性能，需要添加一些能夠改善油品流變性的有機(jī)助劑。根據(jù)應(yīng)用目的和作用原理的不同可分為降凝劑低溫流動(dòng)改進(jìn)劑粘度指數(shù)改進(jìn)劑 降凝劑高含蠟原油是一種因石蠟烴含量高而呈現(xiàn)高凝固點(diǎn)和高粘度的原油由高含蠟原油煉制得到的餾分油，如燃料油和潤滑油中也含有較多的石蠟烴。由于石蠟烴在低溫下析出，給油品的應(yīng)用帶來諸多不便。雖然已有各種方法可脫除石蠟烴但因此也影響到油品的質(zhì)量和收率。例如：1由含蠟原油制取的潤滑油，通過脫蠟工藝處理，在-15，油品中殘存的蠟會(huì)因溫度降低而失去溶解性、析出并形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將低熔點(diǎn)的油粘附或包覆于其中，從而使油品完全失去流動(dòng)件。就會(huì)造成機(jī)器設(shè)備的嚴(yán)重磨損，甚至發(fā)生事故。2 如果繼續(xù)深度冷凍脫蠟，不僅顯著降低油品收率，而且有損油品質(zhì)量。解決這問題的合理途徑是適當(dāng)深度脫蠟，再加入適量的能夠阻止低溫下析出蠟晶并相互粘接的添加劑，這類添加劑即稱為降凝劑。降凝劑是一種合成高分子化合物，分子中含有與石蠟烴齒形鏈結(jié)構(gòu)相同的烷基鏈段和極性基團(tuán)、芳環(huán)等。作用原理：通過與石蠟烴共晶而改變蠟的晶形，使其變成均勻松散的晶粒延緩或防止導(dǎo)致油品凝固的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成。低溫流動(dòng)改進(jìn)劑在燃料油的煉制過程中，提高終沸點(diǎn)(干點(diǎn))溫度可以增加燃料油的產(chǎn)量，但其中石蠟烴的含量也相應(yīng)增加。當(dāng)溫度下降至油品濁點(diǎn)時(shí)，石蠟烴開始析出，溫度愈低，析出蠟愈多，油品尚未完全凝固時(shí)，這些析出的蠟晶便可能堵塞柴油機(jī)的過濾器。若在燃料油中加入少量的添加劑，使之在濁點(diǎn)附近浸入蠟晶核中，形成許多比原來細(xì)小的晶核，這些吸附于蠟晶表面的添加劑分子的極性基阻止了蠟晶之間的聚集，從而保證燃料油低溫使用時(shí)的過濾性和泵送性。這種能夠改善燃料油冷過濾性質(zhì)的添加劑稱為低溫流動(dòng)改進(jìn)劑。它多為低分子量聚合物，在燃料油中的添加量一般為0.01一0.1。 粘度指數(shù)改進(jìn)劑（增粘劑）油品的粘度隨溫度下降而增大，直至凝固；溫度上升，油品粘度明顯下降。使用不含添加劑的潤滑油在機(jī)器運(yùn)行產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致溫度升高，油品粘度便迅速下降，潤滑效果變差。它們無法同時(shí)滿足良好的低溫流動(dòng)性和高溫潤滑性的雙重要求。為此，在潤滑油中加入一種低溫增稠能力小，高溫下增稠能力大的化合物便能滿足此要求。具有此作用的添加劑稱為粘度指數(shù)改進(jìn)劑，也稱增粘劑。它一種油溶性高分子化合物，室溫下呈橡膠狀或固體，用中性油稀釋至5一10使用；添加量為1%10%。10.1降凝劑 10.1.1降凝劑作用原理 1石蠟烴的析出方式含蠟油品中的石蠟烴以正構(gòu)烴為主，另有一定量的異構(gòu)烴和長側(cè)鏈的環(huán)狀烴低溫下定向排列形成蠟晶而析出。形成大的片狀或板狀結(jié)晶，長度大約為20一150m，這些結(jié)晶通過其棱角相互粘結(jié)成三維網(wǎng)狀骨架，它們象吸水的海綿，將低熔點(diǎn)的油吸附或包于其中，使油品失去流動(dòng)性。單晶的生長方式示意圖2降凝劑的作用原理在含蠟油中添加降凝劑，并不能阻止石蠟烴的結(jié)晶析出；而且析出的蠟晶數(shù)量相同。降凝劑能夠影響蠟晶網(wǎng)狀構(gòu)造的發(fā)育過程，使蠟的結(jié)晶形態(tài)發(fā)生變化。不含降凝劑的油品在低溫下形成20150m長的片狀或板狀結(jié)晶，而含有降凝劑的油品則形成直徑為10一20m帶分枝的片狀或星形結(jié)晶。降凝劑改變蠟晶的發(fā)育過程可通過晶核作用、吸附作用和共晶作用而實(shí)現(xiàn)。(1)晶核作用 降凝劑在高于油品濁點(diǎn)溫度下結(jié)晶析出，成為晶核發(fā)育中心，使油品中的小蠟晶增多、細(xì)化，從而不易產(chǎn)生大的蠟團(tuán)。(2)吸附作用 降凝劑在略低于油品濁點(diǎn)的溫度下析出，吸附在己析出的蠟晶晶核的活性中心上；因與烷烴與芳烴的排斥作用而處于晶核表面，阻斷了晶核與晶核之間的凝結(jié)。避免形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(3)共晶作用 在油品的濁點(diǎn)溫度下，降凝劑與蠟共同析出結(jié)晶，對(duì)蠟晶的生成產(chǎn)生了定向作用，抑制蠟晶向x和z軸方向的生長促進(jìn)其向y方向成長。晶體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰?guī)則的錐形和柱形，不僅增大了蠟晶的體積對(duì)表面比，而且使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)難以形成，故不會(huì)出現(xiàn)大塊結(jié)晶現(xiàn)象；同時(shí)降凝劑分子留在蠟晶表面阻止蠟晶粒間相互粘結(jié)。 3影響降凝作用的因素(1) 降凝劑的結(jié)構(gòu)與分子量(2) 基礎(chǔ)油 (3) 降凝劑的添加量、添加溫度及冷卻速度 10.1.2降凝劑的類型與合成1 烷基萘 用于中質(zhì)和重質(zhì)潤滑油中。有較好的降凝效果，國內(nèi)外廣泛使用。2聚烯烴類降凝劑(1) 聚烯烴 聚烯烴是含有6一24個(gè)碳原子的烯烴的共聚物(2) 氫化聚丁二烯 氫化聚丁二烯是由丁二烯均聚物或丁二烯與含58碳原子的共軛脂肪族二烯烴共聚物加氫而得 3聚不飽和羧酸酯類降凝劑(1)聚甲基丙烯酸酯 聚甲基丙烯酸酯是一種高效淺色降凝劑，對(duì)各種潤滑油均顯示很好的降凝效果。(3) 聚乙烯醋酸乙烯酯 乙烯醋酸乙烯酯共聚物是一類適用范圍較廣的降凝劑。(4) 聚苯乙烯馬來酸酐衍生物 苯乙烯馬來酸酐共聚物的側(cè)鏈上帶有易于反應(yīng)的酸酐官能團(tuán)，可與醇、胺等反應(yīng)，生成相應(yīng)的醋和酰胺。降凝效果優(yōu)于聚乙烯醋酸乙烯酯。10.2 低溫流動(dòng)改進(jìn)劑10.2.1作用機(jī)理1燃料油的低溫性質(zhì) 燃料油的低溫性質(zhì)包括濁點(diǎn)、傾點(diǎn)、及冷過濾堵塞點(diǎn)。燃料油冷卻時(shí)，油中的蠟隨溫度下降而析出，溫度愈低，析出蠟愈多，達(dá)到某點(diǎn)溫度，油品失去流動(dòng)性，即完全凝固、此溫度即為傾點(diǎn)。2低溫流動(dòng)改進(jìn)劑的作用原理與降凝劑一樣，低溫流動(dòng)改進(jìn)劑只改變蠟結(jié)晶的形狀和大小，阻止其生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。但對(duì)于低溫流動(dòng)改進(jìn)劑，必須能保證蠟晶充分細(xì)小，否則便會(huì)堵塞過濾器。相同結(jié)構(gòu)的化合物作為降凝劑和低溫流動(dòng)改進(jìn)劑時(shí)，分子量相差很大。如聚甲基丙烯酸酯，作為原油降凝劑使用時(shí)，適宜的分子量為20000一28000；而作為低溫流動(dòng)改進(jìn)劑時(shí)，僅為2000左右。近年開發(fā)出的小分子低溫流動(dòng)改進(jìn)劑，分子量在1000一2000之間。10.2.2低溫流動(dòng)改進(jìn)劑的類型與合成1 烯烴不飽和羧酸酯共聚物這類共聚物的代表產(chǎn)品是聚乙烯醋酸乙烯酯。它是目前使用最廣，效果也比較明顯的柴油低溫流動(dòng)改進(jìn)劑2烯基丁二酸酰胺及其衍生物(1) 烯基丁二酸酰胺(2) 烯基琥珀酸亞胺羧酸酯 是90年代開發(fā)出的燃料油低溫流動(dòng)改進(jìn)劑，較之烯基琥珀酸酰胺，分子中含較多的親水性基因，由烯基琥珀酸的?；⑴c環(huán)氧乙烷加成和酯化反應(yīng)制備。3 含芳環(huán)的叔胺、酰胺和銨鹽 特點(diǎn)是分子中同時(shí)含有芳環(huán)、長鏈烷基和極性官能團(tuán)，極性官能團(tuán)可以是胺基、酰胺基或胺鹽，分子量較低。將其與聚酯或烯烴不飽和羧酸酯共聚物配合使用，可明顯改善重質(zhì)燃料油的低溫流動(dòng)性。10.3 粘度指數(shù)改進(jìn)劑1 粘度指數(shù)改進(jìn)劑的作用原理 潤滑油粘度指數(shù)的提高，取決于聚合物分子間以及聚合物分子與潤滑油分子之間的相互作用。在溶液中，線性聚合物大分子可以不同程度地卷曲或伸展1在溶解性良好的溶劑中。聚合物分子被溶劑所包圍，幾乎不存在高聚物分子內(nèi)或分子間的吸引力，聚合物分子呈舒展?fàn)睿?在溶解性略低的溶劑中盡管聚合物分子仍呈伸展?fàn)顟B(tài)，聚合物分子由于內(nèi)聚力互相吸引，從而表現(xiàn)出對(duì)溶劑具有稠化作用。聚合物在基礎(chǔ)油中的溶解度隨溫度的變化幅度愈大