現(xiàn)代車用潤滑油技術(shù)及發(fā)展趨勢

現(xiàn)代車用潤滑油的現(xiàn)狀

現(xiàn)代車用潤滑油加氫技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，其加氫處理、加氫補(bǔ)充精制、臨氫降凝等技術(shù)已成熟并有新的進(jìn)步，同時(shí)異構(gòu)降凝等新技術(shù)日益得到應(yīng)用。采用加氫新技術(shù)生產(chǎn)的基礎(chǔ)油質(zhì)量已接近或達(dá)到PAO合成潤滑油的性能而占有明顯的價(jià)格優(yōu)勢，為適應(yīng)汽車工業(yè)與其他工業(yè)技術(shù)高速發(fā)展與更新?lián)Q代打下牢固的基礎(chǔ)，加氫工藝在潤滑油生產(chǎn)中將起到巨大的作用。

對(duì)于潤滑油高壓加氫工藝，環(huán)烷基原油是世界各類原油中最昂貴的資源之一，其儲(chǔ)量僅占原油總儲(chǔ)量的2.2%。目前世界上只有美國、委內(nèi)瑞拉和中國擁有環(huán)烷基原油資源，因此如何更加合理利用有限的環(huán)烷基原油資源，是煉油界關(guān)心的重要課題之一。從環(huán)烷基原油的特點(diǎn)看，其潤滑油餾分的化學(xué)組成以環(huán)烷烴、芳烴為主，直鏈?zhǔn)灍N少，凝點(diǎn)較低，是生產(chǎn)電氣用油、冷凍機(jī)油的良好原料，同時(shí)也適宜于生產(chǎn)白油、化妝品用油以及特殊工藝用油。針對(duì)石蠟烴含量少的環(huán)烷基原料的特點(diǎn)，采用催化脫蠟技術(shù)生產(chǎn)高質(zhì)量的環(huán)烷基潤滑油有利于資源的合理配制，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著環(huán)保與機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，對(duì)潤滑油產(chǎn)品質(zhì)量提出了更加苛刻的要求。潤滑油要有高的抗氧化安定性、更好的粘溫性、好的低溫流動(dòng)性以及優(yōu)良的剪切穩(wěn)定性與抗磨性。依靠調(diào)整添加劑配方來提高潤滑油使用性能的辦法已無法達(dá)到要求，這就對(duì)潤滑油基礎(chǔ)油質(zhì)量提出了更高的要求，采用傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的礦物潤滑油質(zhì)量很難有進(jìn)一步的提高。另外，世界范圍內(nèi)適合生產(chǎn)潤滑油的原油資源日益減少，潤滑油生產(chǎn)必須面對(duì)劣質(zhì)的重質(zhì)原油，這對(duì)于傳統(tǒng)加工工藝也是一道難題。

潤滑油生產(chǎn)面臨嚴(yán)格的環(huán)保要求

隨著環(huán)保概念的加強(qiáng)，環(huán)保法規(guī)將會(huì)健全起來。可以斷定，執(zhí)行歐Ⅱ、歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)的承諾必將使汽車和設(shè)備制造商改進(jìn)自己的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出符合環(huán)保要求的產(chǎn)品，而現(xiàn)有的車輛和設(shè)備已無法通過必要的改進(jìn)使之達(dá)到環(huán)保要求。無論是生產(chǎn)還是改進(jìn)，符合環(huán)保要求的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與設(shè)備都將對(duì)潤滑油性能提出要求，因此潤滑油產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)也將隨之提高。

環(huán)境對(duì)車輛和機(jī)械在節(jié)能、環(huán)保方面的要求在不斷提高，其所用的潤滑油必須滿足使用要求，因此節(jié)能環(huán)保性潤滑油已成為潤滑油的發(fā)展方向。發(fā)達(dá)國家的潤滑油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)更新更快，節(jié)能、排放效果顯著。與此同時(shí)，綠色潤滑劑，即可生物降解的潤滑劑在這些國家已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)潤滑油和二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)油。

中國由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，在今后一段時(shí)期內(nèi)，還會(huì)存在高、中、低檔潤滑油并存現(xiàn)象。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，以及政府環(huán)保法規(guī)的制約，環(huán)保概念的潤滑油規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)將成為潤滑油產(chǎn)品的熱點(diǎn)和重點(diǎn)問題。

21世紀(jì)是清潔的時(shí)代，廢氣排放要求達(dá)到超低標(biāo)準(zhǔn)，汽車及其他用油機(jī)具除使用清潔燃料外，還要求潤滑油必須清潔、高質(zhì)量。潤滑油質(zhì)量需隨著日益嚴(yán)格的環(huán)保要求而不斷提高。

美國是世界上控制汽車廢氣排放最嚴(yán)格的國家。早在20世紀(jì)60年代，美國就提出了汽車排放要求，那時(shí)汽油車使用SC/SD級(jí)汽油機(jī)油，柴油車以CC級(jí)柴油機(jī)油為主。到20世紀(jì)90年代初，美國通過“清潔空氣法”修正案，要求廢氣排放比80年代初降低40%，出現(xiàn)了SH/GF-1汽油機(jī)油、CF-4柴油機(jī)油。為滿足排放進(jìn)一步降低30%的嚴(yán)格要求，2000年美國發(fā)表了SL/GF-3汽油機(jī)油最新規(guī)格，而柴油機(jī)油則在1998年就推出了CH-4規(guī)格。

歐洲汽車排放要求與美國逐漸趨于相近。歐洲柴油汽車(尤其是柴油轎車)數(shù)量多，對(duì)柴油車排出的氮氧化物(NO)和顆粒物控制較嚴(yán)。歐洲從20世紀(jì)90年代初實(shí)行歐Ⅰ排放標(biāo)準(zhǔn)，到2000年實(shí)行歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)，柴油機(jī)油規(guī)格已從CCMC D4/D5發(fā)展到ACEA E4-98/E5。隨著2005年歐Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，當(dāng)更高級(jí)別的柴油機(jī)油被使用時(shí)，還要求油品具有低硫、低磷和低灰分的特點(diǎn)。

國外日益苛刻的環(huán)境要求和潤滑油的發(fā)展對(duì)我國潤滑油工業(yè)帶來新的挑戰(zhàn)。目前潤滑油市場雖有國內(nèi)名牌，但也有一些民營企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，甚至還有一些雜牌潤滑油。國產(chǎn)品牌潤滑油的中高檔油比例少，而且質(zhì)量檔次跨度較大。以汽油機(jī)為例，既有低檔次的SC級(jí)油品，也有高檔次的SJ級(jí)油品。我國頒布了新的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，擬訂了執(zhí)行歐Ⅱ、歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間，這將大大推動(dòng)我國潤滑油質(zhì)量的提高。

汽車工業(yè)發(fā)展對(duì)潤滑油的要求

2006年，我國汽車產(chǎn)銷雙雙突破700萬輛，私人汽車保有量達(dá)到2925萬輛，民用汽車保有量達(dá)到4985萬輛（包括三輪汽車和低速貨車1399萬輛）。為滿足法規(guī)要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，未來汽車均需采用電控燃油噴射技術(shù)，廣泛安裝催化轉(zhuǎn)化器，柴油車還要安裝顆粒物過濾器。

中國汽車技術(shù)的發(fā)展對(duì)車用潤滑油發(fā)展提出了新的更高要求：一是高檔潤滑油需求量增加，級(jí)別不斷提高；二是為防止催化轉(zhuǎn)化器催化劑中毒，潤滑油必須低磷、低硫、低灰分；三是提高汽油機(jī)油和柴油機(jī)油的高溫抗氧化性能、清凈性和分散性；四是適應(yīng)汽車節(jié)能要求，使用多級(jí)油；五是適應(yīng)車輛齒輪油和自動(dòng)傳動(dòng)液的新要求；六是開發(fā)清潔燃料發(fā)動(dòng)機(jī)油。清潔燃料發(fā)動(dòng)機(jī)油在使用性能上除具備汽、柴油機(jī)油的清凈性和分散性，抗氧化、抗腐蝕性外，還需具有更好的抗磨損性。醇類燃料發(fā)動(dòng)機(jī)油還要具有良好的酸中和能力。

加氫技術(shù)生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油

目前，世界潤滑油基礎(chǔ)油正由API Ⅰ類向APIⅡ/Ⅲ類轉(zhuǎn)變，基礎(chǔ)油生產(chǎn)正向加氫技術(shù)發(fā)展。加氫技術(shù)生產(chǎn)的潤滑油基礎(chǔ)油，硫、氮及芳烴含量低，黏度指數(shù)高，熱氧化安定性好，揮發(fā)性低，換油期長。國外已工業(yè)化普遍應(yīng)用的基礎(chǔ)油加氫技術(shù)有雪佛龍公司的加氫裂化—異構(gòu)脫蠟(1DW)技術(shù)，埃克森美孚公司的加氫處理-加氫異構(gòu)化和加氫裂化-選擇性脫蠟(MSDW)技術(shù)及英荷殼牌公司的加氫裂化-加氫異構(gòu)化生產(chǎn)超高黏度指數(shù)(XHVI)基礎(chǔ)油技術(shù)。

我國潤滑油加氫處理技術(shù)的應(yīng)用始于上世紀(jì)90年代初，目前建成投產(chǎn)的裝置有：蘭州石化公司煉油廠生產(chǎn)很高黏度指數(shù)(VHVI)基礎(chǔ)油的加氫處理裝置；大慶煉化公司煉油廠生產(chǎn)高黏度指數(shù)基礎(chǔ)油的加氫異構(gòu)脫蠟裝置；克拉瑪依煉油廠全氫型高壓加氫生產(chǎn)低芳烴環(huán)烷基潤滑油工業(yè)裝置；荊門石化總廠潤滑油加氫改質(zhì)裝置。這些新建裝置生產(chǎn)的潤滑油，可滿足潤滑油市場對(duì)新一代高質(zhì)量潤滑油的需求。

生物技術(shù)在潤滑油(脂)中的應(yīng)用

目前世界所需能源和有機(jī)化工原料大多來自石油、煤和天然氣，它們對(duì)社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，但從長遠(yuǎn)來看，并非是人類所能長期依賴的理想資源。未來人類能夠長期依賴的資源和能源應(yīng)是儲(chǔ)量豐富、可再生、對(duì)環(huán)境無污染的，因此專家普遍認(rèn)為以植物為主的生物資源將是人類未來理想的能源。對(duì)于我國來說，發(fā)展生物柴油具有下列重大意義：生物柴油是保護(hù)環(huán)境防止大氣污染的超清潔柴油，具有降低CO2排放、減少溫室效應(yīng)的特點(diǎn)；發(fā)展生物柴油有利于增產(chǎn)柴油，提高我國油品結(jié)構(gòu)的柴/汽比；生產(chǎn)生物柴油與煉制清潔石油柴油相比，流程短、投資省、加工費(fèi)用低；生產(chǎn)生物柴油的同時(shí)，副產(chǎn)高附加值的甘油；從大豆油生產(chǎn)生物柴油時(shí)，還可綜合利用，制造可生物降解潤滑油、清潔溶劑、工業(yè)溶劑等。同時(shí)，發(fā)展生物柴油可以調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，為農(nóng)業(yè)發(fā)展開辟一條新路，并增加農(nóng)民收入。目前和今后我國仍需大量進(jìn)口石油，而用植物油生產(chǎn)柴油，也為保障我國能源安全多開辟一條途徑。

目前，生物降解潤滑油(脂)研究領(lǐng)域有：生物降解液壓油、通用生物降解潤滑脂、生物降解潤滑油。用于生物降解潤滑油(脂)的主要有植物油與合成脂類。目前植物油用得較多的是菜籽油、葵花籽油等；合成脂有醇與脂肪酸合成的多元醇酯、復(fù)合脂等。可降解潤滑油(脂)無毒，具有良好的潤滑性和黏溫性能，黏度指數(shù)高，容易降解生成二氧化碳和水。

歐洲、美國和日本已開展了生物降解潤滑油(脂)的研究，一些著名廠家已陸續(xù)開發(fā)出了生物降解潤滑油(脂)，且有生物降解性能的評(píng)定方法。在歐洲，生物降解潤滑劑已占7%左右；北歐一些國家還制定了法規(guī)，限制部分礦物潤滑油的使用，以推廣使用生物降解潤滑油(脂)。

國內(nèi)許多單位也相繼進(jìn)行了生物降解潤滑油(脂)的研究，并取得良好效果。生物技術(shù)在潤滑領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

納米材料與技術(shù)在潤滑油領(lǐng)域的應(yīng)用

摩擦磨損是普遍存在的自然現(xiàn)象。摩擦損失了世界約三分之一的一次能源，磨損是造成材料與設(shè)備破壞和失效的三種最主要的形式之一，潤滑則是降低摩擦、減少或避免磨損的最有效技術(shù)。發(fā)展具有良好抗磨損性能、高承載能力、對(duì)磨損表面具有一定修復(fù)功能、對(duì)環(huán)境無污染或少污染的潤滑劑，是化學(xué)和材料科學(xué)及摩擦學(xué)的重要課題之一。

納米潤滑劑是采用納米技術(shù)改善潤滑油分子結(jié)構(gòu)的純石油產(chǎn)品，它不對(duì)任何潤滑油系列添加劑、處理劑、穩(wěn)定劑、發(fā)動(dòng)機(jī)增潤劑或減磨劑等產(chǎn)生作用，只是在零件金屬表面自動(dòng)形成純烴類單個(gè)原子厚度的一層保護(hù)膜。由于這些極微小的烴類分子間相互吸附作用，能完全填充金屬表面的微孔，最大可能地減少金屬與金屬間微孔的摩擦。與高級(jí)潤滑油或固定添加劑相比，其極壓可增加3-4倍，磨損面大為減少。由于金屬表面得到了保護(hù)，減少了磨損，能耗大大減少，使用壽命成倍延長，且無任何副作用。

近年來，納米材料得到飛速發(fā)展，納米材料與技術(shù)在潤滑領(lǐng)域的應(yīng)用也得到了高度重視。許多研究單位和高等院校先后進(jìn)行了將納米材料用于潤滑油(脂)，以提高其抗磨損和抗極壓性能的研究。研究表明，納米顆粒作為潤滑油(脂)添加劑具有一定的修復(fù)功能。

總之，未來的潤滑油，將面臨多方面的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。順應(yīng)世界潮流，節(jié)能、低排放、無污染、長壽命將成為我國潤滑油發(fā)展的方向。在新世紀(jì)，中國潤滑油工業(yè)既面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，又存在良好的發(fā)展機(jī)遇，激烈的競爭將使中國的潤滑油市場充滿生機(jī)。從發(fā)展現(xiàn)狀看，我國潤滑油的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的齒輪油和液壓油標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)到國際先進(jìn)水平，同時(shí)也能建立與國際先進(jìn)水平要求相當(dāng)?shù)呐_(tái)架性能評(píng)定項(xiàng)目。在內(nèi)燃機(jī)油規(guī)格方面，由于國際上內(nèi)燃機(jī)油更新?lián)Q代相當(dāng)快，我國內(nèi)燃機(jī)的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國外相比還有一定差距。美國API每提出一種新的等級(jí)質(zhì)量規(guī)格，就有對(duì)應(yīng)的、新的臺(tái)架評(píng)定方法出現(xiàn)，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)與臺(tái)架評(píng)定是同步發(fā)展的。我國汽車引進(jìn)車型有歐洲、美國及日本等各種型號(hào)，它們施行的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，因此應(yīng)根據(jù)我國國產(chǎn)及合資汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，建立潤滑油臺(tái)架性能評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，推出適合我國具體情況的潤滑油規(guī)格，使我國內(nèi)燃機(jī)油標(biāo)準(zhǔn)隨著環(huán)保法規(guī)與發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的新要求而升級(jí)換代。我國潤滑油需求總量將平緩上升，高檔潤滑油增長速度較快。在車用潤滑油中，柴油機(jī)油的比例會(huì)因柴油車的發(fā)展而逐步提高。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的不斷提高，燃料經(jīng)濟(jì)性將促使?jié)櫥筒粩嗌?jí)換代，環(huán)境保護(hù)的要求將推動(dòng)潤滑油更加清潔。