环烷基油

环烷基油（共4篇）

环烷基油 篇1

摘要：介绍了环烷基原油的特性及分布情况, 说明环烷基原油是性能独特而又十分缺稀的宝贵资源。用环烷基原油生产的橡胶油具有与橡胶相容性好以及有害物质多环芳烃含量低的特点, 经适度加工就能够满足环保型橡胶油的要求。作为一种高附加值产品, 也使环烷基原油这一宝贵资源得到了更为有效的利用, 加工收益率进一步提高。面对全球环保要求日趋严格的形势, 橡胶产品中有害物质的含量受到了更为严格的控制, 迫使橡胶行业将全面使用环保型橡胶油。

关键词：环烷基原油,推进,环保型橡胶油,发展

环烷基原油属稀缺资源, 储量只占世界已探明石油储量的2.2%, 全球目前只有中国、美国和委内瑞拉等国家拥有这类资源[1]。中国存在于新疆油田、辽河油田、大港油田以及渤海湾等地区, 较为丰富。用环烷基原油和芳烃基原油生产的橡胶油, 具有与合成橡胶相容性好等特点, 被橡胶行业广泛使用。但为了健康与环保的需要, 现在橡胶行业越来越多地要求使用高精制、低芳烃含量的橡胶油, 尤其是对具有致癌作用的多环芳烃含量进行了严格控制, 如欧盟要求从2010年起, 凡进入欧盟的橡胶制品必须符合欧盟2005/69/EC标准要求[2]。我国目前是世界上最大的橡胶生产国和轮胎出口国, 轮胎主要出口欧美国家, 同时橡胶在人们的日常生活中应用也越来越广泛, 为了满足出口要求及保护民众的身体健康, 要求橡胶的生产势必使用环保型橡胶油。芳烃基橡胶油与橡胶的相容性好, 但多环芳烃含量高, 虽经深度加工可降低多环芳烃含量, 但存在加工成本高及收率低的问题。而环烷基油多环芳烃含量低, 经适度加工就可以满足环保型橡胶油的要求, 而且综合性能优异。尤其是环烷基油经过加氢反应, 可将油中的各类芳烃几乎100%的转化为环烷烃, 并且为橡胶行业提供无色橡胶油, 从根本上解决了国内橡胶行业长期以来因橡胶油颜色问题而不能生产纯白胶的局面。然而, 环烷基油经深度精制与加氢处理, 会使油中的芳烃含量大幅度下降甚至为零, 不适用于轮胎的制备。轮胎是橡胶的主导产品, 目前全球一半的橡胶总量用于制备轮胎, 天然胶和丁苯胶是轮胎的主要原料, 芳烃油与丁苯胶的相容性以及对轮胎的抗湿滑性有着其它油品无法替代的作用, 因此用于轮胎制备的橡胶油必须保持足够的芳烃含量才能满足轮胎的性能要求。如何利用烷基原油这一宝贵资源生产环保型橡胶油, 而且适用于轮胎生产, 提高产品的附加值, 并降低产品的成本, 本文就此展开讨论。

1 环烷基原油及环烷基橡胶油的特点

原油种类繁多, 成分复杂, 分类方法也多种多样。但按关键馏分的特性, 即特性因数K值, 以及碳型分析, 可大致将原油分为石蜡基、中间基和环烷基三大类, 如表1所示[3]。

环烷基原油又称沥青基原油, 是含环烷烃较多的一种原油, 如果环烷碳含量CN%≥50%, 则是高纯度环烷基原油。国内的环烷基原油主要分布在新疆、辽河、大港和渤海湾等地区, 新疆克拉玛依是中国环烷基原油的富集区, 储量丰富, 产量稳定, 因此克拉玛依是当前国内最大的环烷基油生产基地。

重油组分多、沥青质含量高是环烷基原油的一个特点, 因此环烷基原油粘度大, 流动性差, 加工难度大, 不利于远距离输送, 目前只能在产区就地加工提炼。基于环烷基原油的特性, 可生产汽油、柴油、重质燃料油、润滑油基础油和沥青等产品。在这些产品中, 生产高辛烷值汽油和低凝固点柴油具有较高的附加值, 但收率低;生产沥青和重质燃料油虽然收率高, 但附加值较低。润滑油产品附加值较高, 环烷基原油所产的润滑油馏分含蜡量少或几乎不含蜡, 因此凝固点低, 可用来生产变压器油和冷冻机油等要求凝固点低、低温流动性好的润滑油产品。但环烷基油的粘度指数偏低, 在润滑油产品中的应用有限。因此, 加工成本高、产品附加值偏低、加工收益率上不去曾长期困扰着环烷基原油的生产和应用, 而橡胶产业的发展为环烷基原油的加工利用带来了转机。

橡胶是富有弹性且具有韧性和相当强度的高聚物, 系长分子链结构, 要使橡胶具有良好的加工性能, 须使分子间彼此能容易滑动, 为实现这个目的, 一般采用添加橡胶油的方法。通常把在合成橡胶胶液的生产过程中使用的添加油称之为“橡胶填充油”, 如制造充油SBR和充油SBS热塑性弹性体时所用油。橡胶加入橡胶填充油的目的在于: (1) 改善生胶的加工性能, 降低其粘度, 进而达到降低炼胶能耗的目的; (2) 改善橡胶的某些物理机械性能 (如抗湿滑性) ; (3) 降低成本。“橡胶填充油”的加入量约为20%~50%, 所生产的橡胶制品既柔软又具有良好的弹性, 从这个意义上讲, 橡胶填充油又称为橡胶软化剂, 加入量越多, 橡胶就越柔软, 因此具体用量需根据对胶料物理机械性能和加工性能的要求以及填充剂的性质和用量而定。

在合成橡胶的加工工艺中, 必须加入2%~17%的橡胶油, 才能将各种配料与橡胶混合均匀, 这种在橡胶油加工工艺中所用的橡胶油则称为“橡胶操作油”或“橡胶加工油”。

“橡胶填充油”与“橡胶加工油”合称为橡胶油, 分为石蜡基、环烷基和芳烃基三大类。经过长期的研究与应用, 结果表明, 不同的橡胶油对各类橡胶的相容性或适用性是不同的, 如表2所示, 橡胶油的选用通常本着“相似者相容”的原则。

另外, 通过对使用不同橡胶油的充油橡胶进行性能评定, 结果表明这三大类橡胶油的低温性能、加工性能及环保性能等有着较大的差异, 如表3所示。

由表可见, 对于天然橡胶和丁苯橡胶这两类轮胎的主要胶料, 芳烃基油的相容性最好, 所得橡胶产品强度高, 可加入量大, 价格低廉, 在轮胎生产中有着重要地位, 但它的颜色深、有毒物质含量高, 随着环保要求的提高, 尤其是欧盟2005/69/EC标准的出台, 对油品中有毒物质多环芳烃含量进行了严格控制, 使其应用受到了限制;而环烷基橡胶油则兼具石蜡基、芳烃基特性, 与橡胶相容性好且有毒物质多环芳烃含量低, 应用范围广泛, 可作为理想的环保型橡胶油产品。

2 国内外橡胶油的发展现状与趋势

过去国内的橡胶油, 基本采用未精制或精制程度很低的矿物油, 大多为炼油厂的副产品高芳烃抽出油, 主要用于轮胎生产。但为了健康与环保的要求, 现在越来越多地使用高精制、低芳烃含量的橡胶油。

芳烃油具有与橡胶良好的相容性以及能够赋予轮胎良好的抗湿滑性等优越性能, 在国内外充油胶和轮胎企业得到广泛的应用, 但随着国外发达国家对其毒害性研究的深入, 芳烃油中含有致癌性多环芳烃 (PCA) , 会对人体和环境造成危害的问题已得到公众的认同。据国际权威部门发布:世界上相当多的肺癌患者是因吸入汽车轮胎粉末引起的。PCA不仅具有毒性和致癌作用, 还容易使橡胶产品变色, 影响橡胶产品的质量。因此, 欧盟环保法规规定, 自2010年1月1日起, 所有进入欧盟市场的橡胶填充油必须完全符合欧盟2005/69/EC标准, 也就是橡胶油中多环芳烃的含量小于3%, 8种特定芳烃含量小于10mg/kg, 苯并笓含量小于1mg/kg。而且按REACH法规规定, 在轮胎中总的PAHs含量应小于轮胎质量的0.1%。目前, 国内对芳烃油 (芳烃型橡胶填充油的简称) 还没有执行上述标准, 但是随着欧盟环保法规的出台, 将迫使国内一些橡胶生产厂家和轮胎生产厂家使用符合欧盟标准的环保型橡胶填充油[2]。

然而, 环保型橡胶填充油, 尤其是适用于轮胎生产的环保型芳烃基油的研制是一项国际难题, 一方面生产这种油品的原料稀少, 另一方面生产难度大、收率低、成本高。目前, 原油主要分为石蜡基、中间基和环烷基, 还有芳烃基。芳烃基原油虽然富含芳烃, 但芳烃基原油资源十分稀少, 芳烃主要从部分环烷基原油中提炼, 或从焦油中提取。对于轮胎的生产, 理想的环保型橡胶油要求油品具有较高的芳烃与环烷烃含量, 以获得与橡胶良好的相容性, 满足橡胶制品的加工性及物理机械性能要求, 同时要求油品必须满足多环芳烃PCA含量的限定。目前符合欧盟2005/69/EC规定的芳烃基橡胶填充油基本被德国汉胜公司垄断, 价格昂贵, 因此芳烃基橡胶油替代品的生产和应用引起了业内广泛关注。

环烷基橡胶油具有多环芳烃含量低、耐光和耐氧化性能好、与橡胶相溶性好等特点, 适用于较多的橡胶种类, 尤其适用于生产耐高温、耐紫外线、浅色的SBS橡胶制品。因此环烷基橡胶油是较为理想的环保型橡胶油。

我国环烷基原油集中在新疆克拉玛依及东部沿海地区的辽河、大港等地。克拉玛依石化公司的橡胶油是重质环烷基馏分油, 粘度大, PCA含量在7%~8%之间, 在对其进行特殊的工艺处理之后, 能试生产出PCA含量低于3%的高粘度橡胶填充油KN系列, 产品的质量标准为Q/SY RH2077-2010, 如表4所示。

KN系列橡胶油利用环烷烃对橡胶具有较好的相溶性, 既能满足橡胶加工所需的良好相溶性和易加工性能, 又能符合环保要求, 特别适用于合成橡胶中热塑弹性体SBS的充油及制鞋工业中的TPR粒料生产;也适用于丁苯橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶乙丙橡胶及着色橡胶制品的充油及加工;还适合于对颜色要求严格的橡胶制品。具有以下性能特点:

1) PCA含量符合欧盟2005/69/EC规定, 安全无毒, 无致癌危险;

2) 保留了单、双环轻质芳烃和天然的环烷烃结构, 苯胺点适中, 极性介于石蜡烃和芳香烃之间;

3) 与橡胶的相容性好, 环烷烃含量高, 碳型结构CN大于40%, 并保留了单、双环轻质芳烃和天然的环烷烃结构, 苯胺点适中, 极性介于石蜡烃和芳香烃之间, 可大比例地充入橡胶中, 如在SBS中填充量可达50%以上

4) 优良的低温使用性能;

5) 碳型分析芳烃含量可达10%;适用于SBR和BR等, 其填充的SBR和BR等可满足高档子午线轮胎使用过程中非致癌物质排放的要求, 兼顾高性能和绿色环保需求。

6) 优异的耐变色性;

7) 应用面广, 用于大部分的合成橡胶生产及橡胶制品的加工中;

特别是通过加氢反应, 能生产出无色的橡胶填充用油, 为橡胶工业生产白胶及浅色胶提供了优质原料, 从根本上解决了以往只能生产“黄胶”而不能生产“白胶”的问题。克拉玛依石化建起了一座30万吨/年生产能力的高压加氢装置, 通过三段加氢反应, 芳烃组分几乎100%转化为环烷烃, 生产出无色的KN系列橡胶填充用油, 成为市场上优秀的环烷基橡胶油, 使橡胶企业生产出了高质量的纯白胶, 改变了以往只能生产黄胶的局面, 也是中国石油走向国际市场的无污染型产品和高级日用生活品类橡胶的理想橡胶油。

但克拉玛依石化公司的环烷基橡胶油芳烃含量少, 尤其是经过加氢处理后芳烃含量几乎为零, 因此还难以满足轮胎生产的需要。辽河、大港等近海地区环烷基油富含芳烃, 适用于轮胎生产, 但产量较低, 而且有毒物质多环芳烃含量较高, 需要经过特殊的精制处理才能满足环保要求。

目前对于环保型轮胎橡胶油的生产有两种途径, 一种是对芳烃基橡胶油进行特殊精制处理, 使其多环芳烃含量符合环保要求, 用这种方法得到的橡胶油虽然较为理想, 但成本高, 价格昂贵, 而且收率低。另一种方法是调整炼油生产工艺, 对环烷基油进行浅度精制, 尽量保留芳香烃, 使芳碳CA值在12%以上, 多环芳烃含量不大于3%, 以满足橡胶相容性及环保的要求。对于轮胎制造商, 还可以采用芳烃基油与环烷基油调合的方法来制备橡胶油, 在严控多环芳烃含量的基础上使油中芳烃含量能够满足轮胎生产的要求, 且保证价格低廉[4]。

3 橡胶行业的发展及环保型橡胶油前景展望

橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一, 我国橡胶行业发展迅速, 已有行业稳中有升, 新生行业则飞速发展。

2012年通过对354家重点企业 (不包括助剂、骨架) 进行统计, 结果显示实现利税124.49亿元, 同比增长31.33%, 实现利润76.85亿元, 同比增长34.38%;其中49家亏损, 亏损面13.84%;亏损额4.25亿元, 同比减少20.58%。尽管全球经济危机对橡胶消费造成了一定影响, 但前景依然保持相对良好。

中国汽车工业、公路建设以及运输业的发展意味着国内轮胎和其他橡胶制品的需求依然旺盛。我国是世界轮胎年产量最大的国家, 2012年11月13日, 国家统计局公布, 中国10月份轮胎产量为7 767万条, 同比增长1.2%, 环比 (9月轮胎产量6 818万条) 增长13.92%。出口轮胎的数量占我国轮胎产量的40%左右, 大部分产品销往欧美等发达国家;欧盟环保指令的实施, 给我国轮胎出口带来了严峻的考验。这就需要我国橡胶和轮胎行业积极应对, 进行橡胶油的升级换代[5]。同时, 轮胎品种结构也在不断优化, 促使了橡胶油的性能改进。

我国目前已是第一大汽车生产国, 是轮胎等橡胶产品的最大消费国, 国内的环保要求同样是日益严格, 而且各项环保法规纷纷出台, 甚至直接采纳欧盟标准, 预计我国同样会出台与欧盟2005/69/EC指令要求相当的环保标准, 未来橡胶行业势必会全面使用环保型橡胶油。

近年来, 随着我国经济的飞速发展, 我国的橡塑行业已进入一个快速发展时期, 尤其是汽车工业、能源基础建设、通讯、新型建材、家用电器、轻工等行业的发展, 使各行业对高档橡胶制品的供应提出了更高的要求。由此引发的对橡胶油系列产品的需求也日益扩大, 质量要求也越来越高, 特别是环保型高档橡胶油的需求也在增加, 如珠江三角洲地区有上千家台资橡塑企业, 几乎全部生产环保型橡塑制品用于出口。原先全部使用进口油, 受美国经济疲软的影响, 以台湾独资为代表的企业为降低成本, 正积极寻求国内产品顶替高价进口油。据初步调查, 目前对高档橡胶油的需求约1.5~2.0万吨, 市场需求正以每年10%的速度增长。因此, 橡胶油的发展前景十分看好。

4 存在问题与建议

虽然环保型橡胶油的推广使用已势在必行, 但目前国内环保型橡胶油还存在产能不足、价位偏高及储运困难等因素, 部分产品仍依赖进口。而我国是世界上最大的橡胶生产国与橡胶产品出口国, 欧盟是我国轮胎的主要市场, 出口到欧盟的轮胎必须满足欧盟2005/69/EC指令要求, 如果不能摆脱对进口橡胶油的依赖, 必然会严重制约橡胶产业的发展。

轮胎生产商是橡胶油的主要用户, 但用于轮胎的橡胶油既要满足环保要求, 又要有足够的芳烃含量来满足轮胎的性能要求。新疆环烷基油有毒物质多环芳烃含量低, 经适度精制就可以满足环保要求, 但芳烃含量偏低, 难以满足轮胎的性能要求;而辽河等近海地区的环烷基油富含芳烃, 生产的橡胶油适用于轮胎制备, 但油中多环芳烃含量较高, 而且产量有限。对于这种情况, 建议采用以下3种方法来生产轮胎专用环保型橡胶油: (1) 用新疆环烷基原油为原料时, 应控制精制深度, 尽可能地保留芳烃组分, 同时严控多环芳烃的含量; (2) 用辽河等地近海原油为原料时, 采用特殊的精制方法来降低多环芳烃含量; (3) 将新疆与辽河生产的橡胶油复合使用, 使其芳烃含量和多环芳烃含量都能满足相关要求, 这种方法较为简便易行。

由于中国环烷基油主要产地在新疆克拉玛依和东部沿海地区, 相距遥远, 而橡胶企业也大都集中在东部和中部地区, 使得运输成本居高不下, 运输周期较长, 而且存在中途转运, 难免造成油品的污染与损失。面对这种局面, 可尝试橡胶油产品异地调合、即产能外扩的模式来降低运输成本及营销成本, 并提高产能和服务水平。

参考文献

[1]郑鹏宇, 秦鹤年.环烷基原油的特性、加工及应用[J].现代商贸工业, 2008 (4) :267-269.

[2]张洪林, 于鹏.合成橡胶填充油概况[J].橡胶科技市场, 2009, 2 (2) :4-8.

[3]秦鹤年, 朱衍东, 郑鹏宇.橡胶油的应用与发展[J].润滑油, 2009, 10 (5) :9-14.

[4]马书杰, 马丙水, 杨建湘.欧盟环保指令对轮胎橡胶油产品的影响及对策研究[J].润滑油, 2009, 4 (2) :6-9.

[5]李晶, 魏续玲, 赵玉中.国内外橡胶填充油生产现状和中国石油发展建议[J].弹性体, 2012, 8 (4) :83-86.

环烷基原油的特性、加工及应用 篇2

环烷基原油属稀缺资源, 储量只占世界已探明石油储量的2.2%, 被公认为生产电气绝缘油和橡胶油的优质资源。全球目前只有中国、美国和委内瑞拉等国家拥有环烷基原油资源, 中国存在于新疆油田、辽河油田、大港油田以及渤海湾等地区, 较为丰富, 对今后石油工业及相关用油行业的发展十分有利。

由于环烷基原油性能独特而又稀少, 其加工目的主要用来生产优质沥青和润滑油基础油料, 不以生产燃料为主, 因此能够创造更高的附加值。目前, 全球对环烷基原油的需求量增长十分迅速, 尤其是电力行业和橡胶行业的发展, 对环烷基原油的依赖程度越来越大, 已经呈现出供不应求的局面。以环烷基原油为原料生产的变压器油、冷冻机油、橡胶填充油、BS光亮油、重交通道路沥青等产品, 在国内外市场上倍受青睐。尤其是超高压变压器油和45号变压器油, 更是环烷基油独一无二的特色产品。通过高压加氢反应, 可得到无色橡胶填充用油产品, 从根本上解决了长期困扰橡胶制品的色泽问题。本文就关于环烷基原油的特性、加工工艺及应用等方面进行论述, 对其使用价值进行了概括与小结。

2 环烷基原油油的特性

原油种类繁多, 成分复杂, 分类方法也多种多样。但按关键馏分的特性, 即特性因数K值, 以及碳型分析, 可大致将原油分为石蜡基、中间基和环烷基三大类, 如表1所示。

环烷基原油又称沥青基原油, 是以含环烷烃较多的一种原油, 如果环烷碳含量CN%≥50%, 则是高纯度环烷基原油。环烷基原油所产的汽油辛烷值较高, 柴油的十六烷值较低, 润滑油馏分含蜡量少或几乎不含蜡、凝固点低, 粘度指数较低, 渣油中含沥青较多。环烷基原油虽然粘温性差, 但低凝固点, 可用来制备倾点要求很低而对粘温性要求不高的油品, 如电器用油、冷冻机油等。虽然环烷基原油获得高附加值的轻质燃料油的收率低, 生产低附加值沥青和重质燃料油的收率高, 但其润滑油馏份具有良好的低温性能, 是提高其产品在市场中的竞争力和提高加工收益的一个有效途径。

3 环烷基原油的加工

环烷基原油具有蜡含量低、酸值高、密度大、粘度大、胶质、残炭含量高以及金属含量高等特点, 其裂解性能很差, 不能作为催化原料, 然而是生产沥青的优质原料, 所以环烷基原油的装置工艺设置是按照燃料—沥青—润滑油型路线安排的。其加工工艺流程为:常减压蒸馏、加氢脱酸、糠醛精制、络合脱氮、白土精制生产常三、减二、减三线及残渣基础油料, 然后经过调合生产出润滑油产品, 加工流程图如图1所示。

加氢反应也是当前石油炼制的重要技术手段, 世界环烷基润滑油的生产, 90%以上采用加氢工艺。根据油源的不同, 加氢的目的不同, 一般分为加氢处理, 催化脱蜡和加氢补充精制。特别是多环芳烃含量推出标准IP346后, 加氢技术在环烷基油品生产上的应用就变得不可取代。环烷基油通过加氢反应, 可有效提高粘度指数, 进一步降低凝点, 降低色度、甚至达到无色, 从而扩大了其应用范围。加氢工艺流程图如图2所示。

4 环烷基油的应用与发展

基于自身特性, 环烷基油在调制一些润滑油产品, 如变压器油、橡胶填充油及冷冻机油等, 有着其它种类基础油无法比拟的优势。许多用户, 如国内外大型变压器制造商, 都指定用环烷基油产品。

4.1 变压器油

变压器油按凝固点分为10号、25号和45号3种牌号, 环烷基油凝固点低, 按上述工艺制备的基础油料, 凝固点通常在-30℃以下, 可直接生产25号产品, 稍加处理就可以生产45号产品。而其它种类基础油需要脱蜡、甚至深度脱蜡才能满足要求, 由此可见, 用环烷基油生产低凝变压器油或其它低凝油品有着得天独厚的优势。

变压器油的主要作用是绝缘和冷却散热, 粘度对散热效果影响甚大, 粘度越小流动性就越好, 散热效果也越好。我国规定10号和25号变压器油的40℃运动粘度不大于13mm2/s, 45号变压器油的40℃运动粘度不大于11mm2/s。由于环烷基油粘度指数低, 在变压器温度升高时, 粘度迅速下降而加快循环速度, 从而提高散热效果。

氧化安定性同样是变压器油的重要性能, 为了提高油品的氧化安定性, 通常加入氧化抑制剂, 但氧化抑制剂的加入, 也会影响到变压器油的耐电压和介损性能, 因此抑制剂的加入量受到了严格限制。国外则有根据抑制剂加量对变压器油进行划分的, 如IEC标准, 将变压器油分为加抑制剂和未加抑制剂两大类。最新推出的IEC60296-2003标准, 将变压器油分为3类, 如表2所示。

减少抑制剂加量或不加抑制剂, 是变压器油的发展趋势, 尤其是超高压变压器油, 倾向于不含抑制剂。对于Ⅰ类和Ⅱ类变压器油, 基础油就要求具有良好的氧化安定性, 只有环烷基油经过适当处理或加入适量的芳烃类基础油, 就可达到氧化安定性的要求, 同时还可以满足超高压变压器油析气性的要求。

近年来中国石油润滑油公司依托克拉玛依油田得天独厚的环烷基稠油资源和先进的加工工艺, 已先后研制开发了KI50X、KI50GX超高压交、直流通用变压器油、KI40AX长寿命变压器油 (第三代超高压变压器油) 、KI50AX特高压变压器油和KI45GX互感器专用油等系列新产品, 产品质量已跻身于国际高端油品行列。

4.2 橡胶填充油

橡胶是富有弹性且具有韧性和相当强度的高聚物, 系长分子链结构, 要使橡胶具有良好的加工性能, 须使分子间各链段彼此能容易滑动, 为实现这个目的, 一般采用添加橡胶油的方法。橡胶油是合成橡胶和橡胶制品行业的重要原材料或橡胶加工中的重要助剂, 分为石蜡基、环烷基和芳香基三大类。理想的橡胶油应具备以下条件:相容性好, 挥发性低, 易加工性、抗损伤性和润滑性良好, 对硫化胶的物理性能无不良影响, 乳化性能好, 污染少, 无毒性, 安定性好, 来源充足和价格适中等。相比较而言, 石蜡基橡胶油抗氧化、光安定性好, 但石蜡基橡胶油的乳化性、相容性和低温性较差;芳香基橡胶油相容性最好, 所得橡胶产品强度高, 可加入量大, 价格低廉, 但它的颜色深、污染大、毒性大, 随着环保要求的提高将逐步被淘汰;而环烷基橡胶油则兼具石蜡基、芳香基特性, 乳化性、相容性好又无污染、无毒害, 适应的橡胶品种较多, 应用范围广泛, 因此是理想的橡胶油品种。特别是通过加氢反应, 能生产出无色的KN系列橡胶填充用油, 为橡胶工业生产白胶及浅色胶提供了优质原料, 从根本上解决了以往只能生产“黄胶”而不能生产“白胶”的问题。为此, 从世界橡胶填充油的发展趋势来看, 最终结果是环烷基橡胶填充油的需求量将越来越大, 经过高压加氢的低芳烃环烷基橡胶油会受到欢迎, 最终成为市场的主流产品。

4.3 冷冻机油

冷冻机油是制冷压缩机专用润滑油, 是制冷系统中决定和影响制冷功能和效果的至关重要的组成部分。高质量的冷冻机油不仅必须具备与制冷剂共存时优良的热化学安定性和相溶性, 还必须兼有优良的低温流动性、润滑性及抗泡性, 而且易于生产, 原料来源可靠, 对环境无污染。制冷压缩机所用制冷剂以R12、R134a和R600a三种为主, 随着环保进程的推进, R600a制冷剂将成为主流, 经实验表明, 环烷基基础油与该制冷剂具有良好的相溶性及热化学安定性。以克拉玛依环烷基原油减压二线馏分油为原料, 经过高压加氢反应, 可制备出满足德国DIN51503 VG46标准的冷冻机油。

4.4 润滑脂类

环烷基基础油与金属皂类的亲合力较大, 所生产的润滑脂不易析出油分;而且环烷基油凝固点低, 是生产低温润滑脂不可缺少的原料。

4.5 其它润滑油

苯胺点低、溶解度高、低芳烃含量也是环烷基油的特点, 这些特点使得环烷基油在许多润滑油产品的应用中, 有着其它基础油无法比拟的优势。如高溶解度使得制备乳化型金属加工液更加容易, 所配制的乳化液稳定性优良, 不易分层。既具有芳烃的部分性能, 又无芳烃的毒性, 因此环烷基油又是一种环保、安全的产品, 在橡胶行业和油墨制造中, 可替代芳烃油而解决环保问题。此外, 环烷基油还可用于生产压缩机油、船用气缸油、低凝液压油及车辆减震器油等产品。

高压加氢可有效地提高基础油粘度指数, 由此可弥补环烷基油粘度指数偏低的缺点, 如新疆克拉玛依石化公司的加氢环烷基基础油粘度指数能达到80以上, 满足大部分润滑油产品的要求, 加氢光亮油KH150BS, 通过在工业闭式齿轮油中的应用证明, 效果很好。

环烷基原油属于重质原油, 是生产高粘度基础油的重要资源, 为制备高粘度润滑油提供了丰富原料。如150BS及轻脱油, 解决了VG680及VG1000高粘度的闭式工业齿轮油、蜗轮蜗杆油, 以及汽缸油和开式齿轮油等产品所需高粘度基础油的来源问题。

5 使用环烷基油应注意的问题

环烷基油的许多特点, 是其它基础油所不具备的, 因此使用环烷基油生产的润滑油产品, 应尽量避免与使用其它基础油生产的油品混合, 以免产品优势性能受到影响。如石蜡基原油的混入对环烷基原油低温性能的影响非常敏感。经试验得知, 少量的石蜡基油混入会严重影响环烷基原油中轻质和中质润滑油产品的低温性能。在石蜡基油混入量达到6%时, 轻质环烷基润滑油的凝点会从-60℃迅速上升到-28℃, 使产品的低温性能优势消失。

6 结束语

综上所述, 环烷基原油具有粘度高、沥青多、含蜡少、馏分油几乎不含蜡的特点, 是其它原油所不具备的;馏分油凝固点低, 低温流动性好, 无需脱蜡就能够满足许多低温油品的要求, 更是其它原油无法比拟的;具有芳烃油的特点, 但无芳烃油的毒性, 可替代芳烃油使用而成为环保型石油产品, 又是其一大特性;富含环烷烃, 是生产环烷基润滑油的唯一原料来源, 更显其珍贵性。通过高压加氢, 可有效提高其馏分油的粘度指数, 满足大部分润滑油产品的要求, 而且能够生产出无色油料, 为橡胶行业提供了有力支持。总之, 环烷基原油是非常宝贵、使用价值极高的石油资源。环烷基原油因粘度大, 不便于长途管道输送或运输, 所以加工环烷基油的炼油厂通常建在靠近开采原油的油田附近。新疆克拉玛依是中国环烷基原油的富集区, 储量丰富, 产量稳定, 因此克拉玛依是当前国内最大的环烷基油生产基地, 其稠油加工手段处于世界先进水平, 并建起了一座30万吨/年高压加氢装置。

我国的环烷基原油资源较为丰富, 除了新疆, 在近海地区所探明的石油储量也多为环烷基油, 为我国经济发展、以及石油产品参与国际竞争创造了十分有利的条件。合理开采环烷基原油, 不断改进炼油工艺, 开发更多高附加值产品, 同时从事废油回收以节约这一宝贵资源, 已成为我国石油工业今后面临的重要任务。

参考文献

[1]申宝武.环烷基基础油浅谈[J].石油商技2007, 25 (6) , 46-48.

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环烷基油 篇3

关键词：重烷基苯磺酸盐,界面性质,驱油机理

重烷基苯磺酸盐是一种烷基苯烷和磺化物这两种物质在发生化学反应之后而产生的复合型的化学物质, 它用作一种表面活性剂, 在油田开采中被广泛应用, 三次采油过程中为了保证石油的质量, 要对生产设备进行适当的改进, 除此之外为了满足开采生产要求, 还要对充当表面活性剂作用的重烷基苯磺酸盐这种物质的界面性质和驱油机理有所了解。

1重烷基苯磺酸盐的化学性质

对于重烷基苯磺酸盐的界面性质与驱油机理的理解, 首先应了解其化学物质。重烷基苯磺酸盐是磺酸盐其中的一种, 这种化学物质来源广泛, 易获取, 成本低, 用途广泛, 因此在采油等行业中均有广泛的应用, 有很好的降低油与水界面张力的能力, 能够将油与水分离开来, 基于这些优势在石油、柴油等机动油的开采等方面得以充分发挥, 并得到了人们的充分关注。它在采油中充当一种表面活性剂, 原料成分具有复杂性, 其产品的组成与性能不够稳定, 但是由于原料成分、产品组成与性能的限制, 产品之间存在驱油性能方面的差异, 导致产品质量下降, 也就不能为人们所利用, 驱油效果对于产品的质量起着关键性决定性的作用。如果在采油环节中, 驱油效果不够理想, 就要在现场中重新对产品配方进行调整[1]。

2重烷基苯磺酸盐的界面性质和驱油机理

对于重烷基苯磺酸盐的界面性质和驱油机理的验证, 本文通过实验的方法来对这个性质与机理进行论述。

(1) 实验部分

1实验需要的化学试剂与仪器。取一定数量密度的具有脱水脱气性质的原油, 一定配比的氯化钠、二氯化钙等化学物质配制成的矿化水, 准备一定数量的二次重蒸水, 具有分析纯性质的无机盐。再准备用于旋转滴方法的界面张力/接触角测量仪, 还有数控超级恒温水浴。

2实验方法。此实验采取旋滴法, 这种实验方法能够在瞬时间测定出界面张力, 为了保证实验中的原油质量, 与矿化水的质量, 保证得到预期的良好实验效果, 保证良好的油相, 实验中我们对于原油的来源做出了充足的考虑与准备, 使用了大庆油田等全国著名油田中高质量的原油, 矿化水使用了经由各族组分磺酸盐配制产生的矿化水, 在45摄氏度, 2小时的时间, 3000r·min-1的旋转速率条件下, 表面活性剂保证在一定的总浓度条件下, 测定平衡界面张力。

3各组分的提纯精制。在10摄氏度的温度下, 使用摩尔比为1液体形式的三氧化硫, 将多种复合型的烷类磺化基苯化学物质与液体三氧化硫倒入在二氯乙烷溶液中, 这些烷类基苯化学物质与液体三氧化硫发生化学反应, 然后蒸除溶剂, 使用氢氧化钠与磺化产物进行中和, 石油醚萃取出反应物, 在蒸除水分后, 对无水的乙醇进行两、三次的脱盐, 在真空的环境下一直到恒重状态为止[2]。

(2) 实验得出的界面性质与驱油机理

1界面性质。通过实验可知, 经过长达2个小时的原油与矿化水测得的界面张力数值可知, 实验中我们测得矿化度在0~10g·L-1的范围之内, 按照由高到低的顺序对界面张力大小排列, 测得的界面张力大小基本在5g·L-1以上, 通过数据可知, 重烷基苯磺酸盐的界面张力的数值还是很大的, 如果界面张力过高, 在与矿化水的混合时, 不容易被稀释, 即重烷基苯磺酸盐与原油的比例成分多, 矿化水比例少, 导致亲水能力下降, 影响重烷基苯磺酸盐在采油中的优势发挥。

2驱油机理。界面性质与驱油机理是相辅相成的关系, 界面性质对于驱油机理有重要的影响, 界面张力的大小决定着驱油效果[3]。正构烷烃碳数的增加, 其界面张力加大, 亲水性能越强, 当界面浓度达到最大值的时候, 油与水界面也是最为明显的, 即保证表面活性剂既具有亲水性, 又具有亲油性, 原油越接近EACN值, 亲水亲油的性质就越达到最佳的平衡状态, 当重烷基苯磺酸盐的nminj值大于原油EACN值的时候, 亲油性能也是最强的时候。重烷基苯磺酸盐在用于三次采油中, 加入一定数量的LAS能够改善驱油性能, 相比重烷基苯磺酸盐各磺化产物来说, LAS的亲水性能更强一些, 由此可以得出单烷和二烷基苯磺酸盐其复配增效作用更强, 因此二者的亲油性在所有重烷基苯磺酸盐物质中是最为强效的。

3结语

通过上述可知, 界面性质与驱油机理与其中的氢氧化钠等化学物质配比有关联, 在采油中保证油水状态达到理想的最佳状态是每一个工作人员, 乃至专业的科学研究人员在进行化学实验中, 都希望达到的初衷。无论是在化学实验中, 还是化学在具体的社会生产应用中, 都要提前做好对试剂、仪器等物质的充分准备工作, 合理配比, 必须要对化学物质的性质有充分的了解。

参考文献

[1]李凌云.一种三次采油用多组份重烷基苯磺酸盐合成工艺研究[J].内蒙古石油化工, 2015, 01:5-8.

[2]冯丹.重烷基苯磺酸盐在油田三次采油中的应用探讨[J].化工中间体, 2015, 02:53-54.

环烷基油 篇4

1 重烷基苯磺酸盐化学性质

为了深入了解重烷基苯磺酸盐界面性质和驱油机理, 应首先探究其化学性质。而由于重烷基苯磺酸盐属于磺酸盐中的一种, 因而在石油开采作业中的应用, 可很好的降低油与水间界面张力能力, 满足油与水分离需求[1]。同时, 从重烷基苯磺酸盐实际使用角度来看, 其也可作为石油开采作业中表面活性剂, 而在表面活性剂使用中, 其原料成分较为复杂, 且受产品组成和形成的影响, 表现出产品间驱油性能差异现象, 即驱油效果不太理想。

由于重烷基苯磺酸盐是极强性化合物, 因而, 在电离作用下, 可电离出Na+、[R-C6H4-SO4]。同时, 由于重烷基苯磺酸盐是同系物混合物, 因而, 其主要由单烷基苯磺酸盐组成, 而[M-Na]负离子是其ESI-质谱图中离子峰, 且每个离子峰组分的摩尔分子量相差14的整倍数, 即基于重烷基苯磺酸盐化学性质全面了解的基础上, 可针对其界面性质和驱油机理进行实证研究。

2 重烷基苯磺酸盐界面性质和驱油机理实证研究

2.1 实验部分

首先, 在实验化学试剂和仪器准备过程中, 需通过硅胶柱冲洗色谱法, 分离重烷基苯, 而后获得二烷基苯、烷基、烯烃、单烷基苯、二烷基茚萘满、烷基萘、极性物、多苯烷若干个组分, 而其中, 二烷基茚萘满含量小于等于20%。同时, 基于分离工作完毕的基础上, 应进行磺化实验反应。即在反应温度为10℃, SO3∶原料= (0.8~0.9) ∶1的基础上, 让分离得到的组分与液体SO3在二氯乙烷溶液中进行反应作用, 且在磺化反应处理期间, 注重蒸除溶剂, 而后, 用Na OH中和磺化产物, 并待中和处理后, 以石油醚萃取未反应物, 最后经乙醇脱盐处理后, 放置于真空干燥, 供实验使用[2]。除此之外, 为了实现重烷基苯磺酸盐界面性质和驱油机理的测定, 也应在实验仪器准备工作中, 配备JJ2000A旋转滴界面张力/接触角测量仪和数控超级恒温水浴, 就此满足实验需求。

其次, 在实验方法选择过程中, 为了满足实验需求, 应注重运用实验中配置的JJ2000旋转滴界面张力/接触角测量仪, 测定瞬时界面张力。然后, 在界面张力测定后, 配置水相, 而水相由已经分离出的各族组分, 即二烷基苯、烷基、烯烃、单烷基苯等组成。同时, 为了保障原油质量和矿化水质量, 在实证研究过程中, 采用了全国著名油田中高质量的原油, 且注重设定原油的平衡张力为120min后的测定值, 而在测定值实际测定期间, 保证仪器的旋转速率为3 000r/min, 同时, 其时间为120min, 实验环境温度为45℃, 就此保障瞬时界面张力界定结果的精准性。除此之外, 在实际测定期间, 为了符合实验条件, 也应在实验过程中, 将各个体系的表面活性剂总浓度控制在0.1%, 而Na2CO3浓度为0.6%, 由此获取实验测定结果, 探究重烷基苯磺酸盐界面性质和驱油机理的具体表现[3]。

再次, 在重烷基苯磺酸盐实验测定期间, 应结合1976年, Cayias等所提出的等效烷烃数EACN概念, 针对重烷基苯磺酸盐油相进行测定, 同时, 注重在实际测定过程中, 采取长链单烷基苯磺酸盐测定方式, 测定等效烷烃数在10左右的实验对象, 最终确定实验各个体系中所呈现的界面张力, 达到最佳的物质探究状态。

2.2 实验结果

2.2.1 界面性质

经过120min原油与矿化水测定结果可知, 本次实验中, 各个体系矿化度均在0~10g/L之间, 同时, 若将其矿化度按照由高到低的顺序排列, 那么其界面张力测定结果均在5g/L以上, 而各组分磺酸盐界面张力由高到低的排列顺序为:二烷基苯磺酸盐、多苯烷磺酸盐、单烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐, 其中, 当烷基萘磺酸盐达到平衡状态时, 其界面张力将达到10-2m N/m。即经实验研究可知, 重烷基苯磺酸盐界面张力数值较大, 因而, 在将重烷基苯磺酸盐与矿化水混合时, 如若其界面张力过高, 那么将呈现出不易稀释的问题, 同时, 此时重烷基苯磺酸盐、原油成分多, 而矿化水成分较少, 继而降低了重烷基苯磺酸盐在采油作业中优势的发挥。因此, 为了更好的满足石油开采作业实施需求, 应针对重烷基苯磺酸盐界面性质, 调整重烷基苯磺酸盐各个组分, 最终以科学的原料成分控制方式, 提高其亲水能力, 并更好的发挥重烷基苯磺酸盐油与水分离能力[4]。

除此之外, 在实验研究中发现, 当重烷基苯磺酸盐作为采油中表面活性剂使用时, 若其体系达到HLB平衡, 那么其原油/水界面将呈现出超低的界面张力表现状态, 因而, 在表面活性剂实际使用过程中, 可通过对不同HLB值组分的调节, 提高表面活性剂作用效果。

2.2.2 驱油机理

经实验研究可知, 重烷基苯磺酸盐的驱油机理主要表现在以下几个方面:

第一, 由于重烷基苯磺酸盐驱油机理与其界面性质表现出相辅相成的关系, 因而, 在其驱油机理探究过程中, 判断了界面大小对驱油效果的具体影响, 而后发现, 若重烷基苯磺酸盐中正构烷烃碳数增加, 那么其界面张力将随之增大, 同时, 亲水能力也将有所改善。因而, 在重烷基苯磺酸盐驱油能力发挥过程中, 应提高对此问题的重视程度, 就此在石油开采作业中, 达到最佳的驱油作业状态[5];

第二, 当重烷基苯磺酸盐界面浓度达到最大值时, 其作为表面活性剂, 将表现出水与油界面的最佳处理效果。即同时兼具亲水性、亲油性。同时, 如若石油开采中原油接近EACN值, 那么其亲水性、亲油性将表现出平衡的状态, 因而, 在其驱油作用发挥时, 应结合具体的驱油机理;

第三, 如若重烷基苯磺酸盐nminj值>原油EACA值, 那么其将表现出最佳的亲油性状态, 因而, 在实际采油作业中, 若遇到三次采油的情况, 可加入一定的LAS, 改善重烷基苯磺酸盐驱油性能, 同时, 通过复配方式, 增强重烷基苯磺酸盐使用效果[6]。

3 重烷基苯磺酸盐驱油剂实际应用性能

就当前的现状来看, 在重烷基苯磺酸盐驱油剂实际使用中, 中试驱油剂效果最佳, 因而, 在石油开采工作中, 应强化对其的应用, 同时, 为了增强驱油剂的原油/地层水界面张力性能, 可向驱油剂中适当加入碱剂, 继而利用碱剂, 让原油/地层水界面张力降至标准化状态, 即达到10-3m N/m, 由此达到最佳的石油开采作业效果。例如, 大庆、辽河、苏北等地区, 在采油工作中, 均使用了中试驱油剂。即在当前油田产业可持续发展中, 重烷基苯磺酸盐驱油剂的应用, 可提升采油中驱油作业效率, 因而在实际工作期间, 为了达到最佳的作业状态, 同时保障原油质量, 应强调对中试驱油剂良好性能的发挥, 最终打造一个良好的油田开采环境。

4 结束语

综上所述, 基于石油开采行业逐渐发展背景下, 驱油作业问题逐渐引起了人们关注。因而在此基础上, 为了满足采油工作中驱油作业标准, 应深入了解重烷基苯磺酸盐界面性质和驱油机理, 继而基于重烷基苯磺酸盐驱油机理了解的基础上, 通过对其原料组成成分等的合理调整, 增强其驱油效果。例如, 通过中试驱油剂的应用, 提高采油工作中驱油剂驱油效率, 达到高质量原油开采效果。

参考文献

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