根據(jù)真空泵油在使用中的工作狀況, 我國已制定了真空泵油的行業(yè)標準SH0528-92(礦物油型真空泵油標準) 和SH0529-92(礦物油型擴散泵油標準)。下面就對加氫油生產(chǎn)的真空泵油在飽和蒸汽壓、極限壓強、粘度指數(shù)、氧化安定性等方面的改進進行分析。

1、飽和蒸汽壓

      為了獲得高真空, 希望油品在冷凝器溫度下有較低的飽和蒸汽壓; 使真空泵能獲得較高的真空; 同時又要求油品在蒸發(fā)器溫度下, 應(yīng)具有盡可能大的飽和蒸汽壓, 使得泵在較高的出口壓力下工作。一些質(zhì)譜組成分析結(jié)果表明, 與溶劑精制油相比,加氫油具有芳烴含量低、飽和烴含量高的特點。從化學組成上分析, 隨著分子量增大, 直鏈烷烴分子間的色散力增加, 蒸汽壓降低, 需要從外界供給較大的能量才可使其蒸汽壓提高到與大氣壓相等, 因而沸點相應(yīng)增高; 而對于碳數(shù)相同的烷烴異構(gòu)體而言, 分子支鏈增多時, 分子趨于球形, 分子間距離增大, 色散力相應(yīng)減弱, 則油品蒸汽壓會升高。環(huán)烷烴性質(zhì)與烷烴相似, 因此加氫泵油中含量較多的帶長側(cè)鏈的單環(huán)環(huán)烷烴或芳烴有利于真空泵油降低飽和蒸汽壓。

2、極限壓強

      極限壓強是真空設(shè)備的關(guān)鍵性指標, 其大小取決于泵本身的漏氣和工作液的蒸氣壓強。以擴散泵為例, 根據(jù)擴散理論, 有如下關(guān)系式。

      泵工作壓縮比

      可以看出油品的種類和組成對真空泵的極限壓強影響很大。與溶劑精制油相比, 由于加氫油制得的真空泵油沸點高, 分子量較大, 即公式中的蒸汽分子直徑R2 和分子量L2 大, 相應(yīng)的氣體與蒸汽間的擴散系數(shù)D 0 就小, 所以壓縮比就大, 對一定的出口壓強P(L)而言, 極限壓強P(O)就小些。這說明用加氫油生產(chǎn)的真空泵油沸點高, 組成合理, 有利于獲得高真空; 且由于該油餾分窄, 精制深度高, 抽氣速率也有所提高。

      從“石大”牌真空泵油性能測試結(jié)果中也能看出這一點。表2 對比了“石大”牌擴散泵油(SD2DPO 23) 與用普通溶劑精制油制得的擴散泵油(A 油) 的真空性能, 結(jié)果表明: 極限壓強和抽氣速率指標都有了一定程度的提高。

表2　SD-DPO-3 與A 油極限壓強和抽氣速率對比結(jié)果

      表3 對比了北京石大中油公司最新研制的“石大”牌直聯(lián)泵油SD2RPO 2100L 與德國產(chǎn)萊寶泵專用油N 62 在萊寶真空泵上測試的極限壓強性能。結(jié)果表明: 國產(chǎn)油的真空性能指標不亞于進口油。

表3　SD-RPO-100L 與Leybold N62 的極限壓強對比結(jié)果3

3、粘溫性能

      油品粘溫性能的優(yōu)劣水平是用粘度指數(shù)來表征的, 它是衡量基礎(chǔ)油加工中精制深度最重要的指標,也是判斷潤滑油油源的標志。從化學組成上分析, 烷烴和少環(huán)長側(cè)鏈環(huán)烷烴和芳烴的粘溫性能都好于多環(huán)多側(cè)鏈環(huán)烷烴和芳烴; 膠質(zhì)等稠環(huán)化合物的粘度指數(shù)極低。

          由于要求油品在低溫下能使泵迅速啟動, 在高溫下又能具有良好的密封性, 同時使泵內(nèi)溫升較低,因此油品的高粘度指數(shù)對真空泵的正常運轉(zhuǎn)是非常重要的。尤其是近年來出現(xiàn)的直聯(lián)高速旋片式真空泵的出現(xiàn), 轉(zhuǎn)速已提高到1000～3000 röm in, 這就使油分子的內(nèi)摩擦增大了, 油品溫升也更高, 因此對油品的粘度指數(shù)要求更嚴格了。因此, 由基礎(chǔ)油性質(zhì)決定了加氫油制得的真空泵油的粘度指數(shù)(一般V I≥100) 要好于普通溶劑精制油的產(chǎn)品(一般V I≥90)。

4、氧化安定性

      由于油品在泵內(nèi)要經(jīng)受長期的加熱、汽化、(噴射)、冷卻等過程, 因此要求油品要具有良好的熱安定性和氧化安定性, 避免熱解產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物污染系統(tǒng), 降低極限真空度。烴類氧化是一個自由基自動氧化過程。油品氧化安定性與非烴雜質(zhì)和化學組成有密切關(guān)系。環(huán)己烷和C12 以上的大環(huán)化合物由其自身結(jié)構(gòu)決定了其張力能很小或等于零, 因此具有穩(wěn)定的構(gòu)象, 所以基礎(chǔ)油中的烷烴和環(huán)烷烴對氧化安定性都是有正影響的; 而基礎(chǔ)油中芳烴、膠質(zhì)對氧化安定性是有負影響的。其中適量的少環(huán)芳烴對氧化安定性有利, 但不能過多。多環(huán)芳烴含量越高, 油品的氧化安定性越差。陳國銘等人認為我國石蠟基基礎(chǔ)油氧化安定性差的原因除與其中天然硫化物含量低有關(guān)外, 沒有將其中的稠環(huán)芳烴及極性化合物降低至較低水平也是原因之一。而通過加氫精制工藝處理油料可以很好地解決這一問題。此外, Fenske發(fā)現(xiàn)芳烴含量為15%～20% 的基礎(chǔ)油氧化安定性最好。Fuchs和Burn等也提出過最佳芳烴的概念, 他們認為在硫含量大于0. 1% 時, 就氧化安定性而言, 最佳芳烴含量為10%～20%。因此, 對加氫油而言, 隨著加工深度的提高, 芳烴飽和程度增加, 芳烴總含量降低, 飽和烴總含量增加, 非理想組分含量大大減少, 其氧化安定性會越好, 表現(xiàn)在真空泵油指標上就是降低了油品酸值, 延長了油品使用壽命。

5、揮發(fā)性