潤滑油,讓工業與生活更順暢

2019-12-11     galio319

到2040年,全球人口預計達到92億,全球能源需求將比2017年增長近20%,其中增長主要來自於中國和印度等非經合組織國家

2018年全球能源需求激增

面對持續增長的能源需求和有限的資源,如何在經濟社會發展和應對能源及氣候變化問題間尋求平衡,致力於節能、降耗、減排已成為全球共識

預計到2040年世界能源使用量將增加28%

在工業上,如果選用合適的潤滑油,從能效測試成果看,可以幫助來自煤礦、冶金、木業、水泥、食品等多個行業(生產製造過程中混凝土拖泵、煤礦皮帶機、螺杆空壓機、石灰石取料機液壓系統、注塑機等工業設備因摩擦帶來的損耗)的企業節約能耗最高可達6.5%

關於潤滑油,你有了解多少?

你用的潤滑油基本都是礦物基潤滑油

自羅馬時代以來,包括水在內的許多液體都曾被當作潤滑劑來使用過,以最大限度地減少機械部件之間因相互接觸在運轉時摩擦產生的熱量和磨損

古埃及早期戰車使用了牛油以及石灰粉和鈣皂來潤滑戰車車軸

我們知道現在最常用的潤滑劑非潤滑油不可,潤滑油的兩個基本類別分別是礦物油和合成油,礦物油是從天然石油或原油中提煉出來的,而合成油是製造的聚α-烯烴,這是基於碳氫化合物的聚乙二醇或酯類油

雖然可供選擇的潤滑油類型較多,但礦物油仍是最常用的,因為原油的開採和供應使潤滑油的價格變得便宜,此外,關於它們的性質和用途的相關技術積累也已經建立

另外,礦物基潤滑油的另一個優點是其粘度範圍廣(粘度是指物質的流動阻力),從低粘度油(由分子量約為200原子質量單位(Amu)的氫-碳鏈組成)到分子量高達1000 amu的高粘度潤滑油,可廣泛適用於不同的應用

車用潤滑油常用的SAE粘度

同時,不同粘度的礦物油甚至可以混合在一起,以提高其在特定應用中的性能,例如,常見的10W-30機油就是低粘度油(便於在低溫下啟動)和高粘度油(用於在正常運行溫度下更好地保護電機)的混合物

潤滑油,讓工業與生活更順暢

不同粘度潤滑油對比

合成潤滑劑最初用於航空航天工業,通常是為礦物油不適合使用的特定應用而配製的,例如當遇到極高的工作溫度或潤滑油使用條件必須包含防火時,就需要使用合成潤滑油了

礦物潤滑油與合成潤滑油的不同


無處不在的原油

潤滑油只是許多可從原油中提取的餾分或組分之一,而我們知道原油是從油井中提取的,它是一種黃色到黑色、易燃的液體混合物,包含數千種碳氫化合物(僅含碳和氫原子的有機化合物,這些都存在於所有化石燃料中)

石油礦床是由生活在大約4億年前的微小動植物分解形成的,由於地球歷史上那個時候發生的氣候和地理變化,這些生物的分解因地區而異

由於有機物質在不同地區分解的速率不同,因此產生的碳氫化合物的性質和百分比差別很大,這就導致從不同地點提取的原油的物理化學性質也是如此,有著較大的區別

例如,同一國家某地區開採原油的相對密度為0.92克/毫升,而另外一個開採地區較輕的原油相對密度可能僅為0.81克/毫升(原油相對密度指在地面標準條件(20度,0.1MPa)下原油密度與4度純水密度的比值,也是油藏工程計算和石油儲量評價中不可缺少的重要物性參數),原有相對密度一般來說在0.75~0.95之間,少數大於0.95或小於0.75

根據不同的應用,會添加不同種類的添加劑與精鍊油混合,以使其具有所需的物理性能,常見的添加劑包括鉛或金屬硫化物等金屬,它們可以增強潤滑油在極高壓力下接觸金屬表面時防止摩擦和劃痕的能力

一些高分子聚合物是另一種常見的添加劑,它們能改善粘度,抵消油在高溫下變薄的趨勢,而亞硝胺常被用作抗氧化劑和緩蝕劑,因為它能中和酸並在金屬表面形成保護膜


潤滑油怎麼煉製

礦物基潤滑油是從原油中提取出來的,原油在泵入分餾塔之前要經過初步的凈化過程(沉澱)

分餾塔內部還裝有冷凝液收集盤,在塔內,原油中的碳氫化合物通過分餾的過程彼此分離

當蒸汽通過分餾塔上升時,不同的餾分以不同的速率冷卻、冷凝並返回液體形態,這樣就可以得到不同的餾分產品

天然氣首先達到沸點,然後是汽油、煤油、燃油、潤滑劑和焦油,具體過程我們詳細介紹下

開採的原油通過管道或油輪從油井運輸到煉油廠,在煉油廠,原油首先需要經過沉澱以去除可能懸浮在其中的水和固體污染物,如一些開採過程中的沙子和岩石

在此過程中,原油會被泵入大型儲油罐,在那裡水和油被分離,污染物從油中沉澱出來

接下來,原油被加熱到大約371攝氏度,在這個溫度下,它分解成熱蒸汽和液體的混合物,然後泵入兩個分餾塔的第一個塔的底部,在這裡,熱烴蒸汽向上漂浮

當這些蒸汽冷卻時,它們會冷凝並收集在塔中安裝在不同高度的不同托盤中,第一個塔中會連續保持正常的大氣壓,在這裡大約80%的原油將被蒸發

然後將剩餘的20%的原油重新加熱並泵入第二個塔中,在那裡真空壓力降低了殘餘原油的沸點,從而可以使其在較低的溫度下蒸發

不同的餾分產品

具有較高沸點的較重的化合物,如焦油和無機化合物,會留下來進行進一步的加工

在進一步處理以去除不需要的化合物之後,在兩個分餾塔中收集的潤滑油需要通過幾個超細過濾器,從而去除剩餘的雜質

一些含有苯環的芳香烴化合物如果不在溶劑萃取過程中去除它們,就會影響潤滑油的粘度,所以要用萃取劑去除這些芳香烴,當用溶劑處理潤滑油時芳香烴溶解,溶劑被除去後,還可以從中回收芳香烴化合物

最後,將潤滑油與添加劑混合,使其具有所需的物理性能(如耐低溫能力),此時,潤滑油要接受各種質量控制測試以評估其粘度、比重、顏色、閃點和燃點,然後將符合質量標準的油包裝出售

在所有的特性中,粘度,即潤滑油在特定溫度和壓力下的流動阻力,可能是最重要的一個特性

應用和操作溫度範圍是確定油的適當粘度的關鍵因素,例如,如果油太粘稠,它對金屬部件相互運動的阻力太大,另一方面,如果粘性不夠,它將從配合表面之間擠壓出來,不能充分潤滑它們

油的比重取決於精鍊方法和存在的添加劑類型,如鉛可以使潤滑油具有抵抗極端配合表面壓力和低溫的能力

總結

潤滑油的煉製可以簡單概括為,原油在泵入分餾塔之前要經過初步的凈化過程(沉澱),一個典型的高效分餾塔直徑為7.6至10.6米,高達122米,由高級鋼材建造,以防止分餾塔被原油中存在的腐蝕性化合物腐蝕

分餾塔內部還裝有一系列的冷凝液收集盤,在塔內,原油中的碳氫化合物通過一種稱為分餾的過程彼此分離

當蒸汽通過分餾塔上升時,不同的餾分以不同的速率冷卻、冷凝並返回液體形態,這些速率由它們各自的沸點決定(餾分的沸點越低,在冷凝前上升的速率越高)

不同的石油產品就是這樣通過餾分得到的,而潤滑油的使用可以很好的促進高耗能行業單位產品能耗的大幅降低,為能效提升工作做出貢獻

潤滑油,讓工業與生活更順暢

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/X8OGJG8BMH2_cNUgMPfJ.html