花 卉 柯友勝 吐?tīng)枌O那依·比哈孜 賈藝峰（中國(guó)石油克拉瑪依石化公司，新疆克拉瑪依，834003）

·造紙機(jī)潤(rùn)滑油·

220號(hào)無(wú)灰型造紙機(jī)循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑油的研制

花 卉 柯友勝 吐?tīng)枌O那依·比哈孜 賈藝峰
（中國(guó)石油克拉瑪依石化公司，新疆克拉瑪依，834003）

以克拉瑪依石化公司生產(chǎn)的石蠟基油及光亮油為基礎(chǔ)油，分別對(duì)極壓抗磨劑、金屬減活劑、抗氧劑、抗泡劑進(jìn)行評(píng)選，并進(jìn)行添加劑復(fù)配及優(yōu)化，最終研制出符合我國(guó)輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2766—2006質(zhì)量指標(biāo)要求的220號(hào)無(wú)灰型造紙機(jī)循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑油。

造紙機(jī)；潤(rùn)滑油；無(wú)灰型

隨著我國(guó)造紙工業(yè)的迅速發(fā)展，造紙行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模已位居世界前列。國(guó)外一些大型現(xiàn)代化造紙機(jī)被引進(jìn)，國(guó)產(chǎn)的造紙機(jī)也向?qū)挿?、高速方向發(fā)展。設(shè)備的不斷升級(jí)使造紙機(jī)生產(chǎn)線的工況更加苛刻，隨之對(duì)造紙機(jī)所用潤(rùn)滑油也提出了更高要求。造紙機(jī)多是高速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，由潤(rùn)滑問(wèn)題引發(fā)的設(shè)備故障情況復(fù)雜，解決起來(lái)耗時(shí)長(zhǎng)，嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)和效益。

造紙機(jī)由濕部和干部組成，干部的工況最為苛刻。干部潤(rùn)滑油主要用來(lái)潤(rùn)滑軸承和軸輥的齒輪，經(jīng)過(guò)軸承的蒸汽溫度可達(dá)150～180℃，軸承溫度約為110℃。因此，干部潤(rùn)滑油要求具有優(yōu)異的氧化安定性、抗磨性、防銹性、分水性、過(guò)濾性及較長(zhǎng)的換油期。新一代造紙機(jī)的干部溫度更高，軸承轉(zhuǎn)速更快，使用了更好的濾芯（3～6μm），這就要求潤(rùn)滑油除具有通常的抗磨性、防銹性能外，還要具有更好的氧化安定性、黏溫性能及高溫下油膜強(qiáng)度的保持性、過(guò)濾性、低揮發(fā)性、添加劑高溫穩(wěn)定性以及更長(zhǎng)的換油周 期［1］。

為滿足造紙機(jī)的潤(rùn)滑要求，國(guó)外大的石油公司如美孚、殼牌等已于20世紀(jì)90年代先后開(kāi)發(fā)了造紙機(jī)循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑油（PMO）。目前國(guó)外PMO品牌主要有美孚的DTE PM系列，BP的Energol PM系列，埃索的Teresstic N系列，加德士的Premium系列，殼牌的 Delima S系列［2］。國(guó)內(nèi)引進(jìn)的進(jìn)口設(shè)備大都綁定進(jìn)口品牌的造紙機(jī)循環(huán)潤(rùn)滑油，但這些設(shè)備由于用油量較大，且國(guó)外油品價(jià)格相對(duì)較高，每噸約2～3萬(wàn)元，因此造紙公司希望其設(shè)備在超過(guò)保修期后選用國(guó)內(nèi)同等質(zhì)量的油品取代進(jìn)口油。

國(guó)內(nèi)中石化長(zhǎng)城潤(rùn)滑油應(yīng)用研究中心率先研發(fā)出不同牌號(hào)的PMO，并成功應(yīng)用于多家造紙企業(yè)［3］。2006年我國(guó)制定了PMO的輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2766—2006。目前除中石化外未見(jiàn)其他相關(guān)公司對(duì)PMO的研究報(bào)道，而我國(guó)大型造紙企業(yè)對(duì)國(guó)內(nèi)同等質(zhì)量的PMO需求量較大，因此對(duì) PMO的研制十分必要。

本研究以克拉瑪依石化公司生產(chǎn)的石焟基油及光亮油為基礎(chǔ)油，對(duì)各種添加劑進(jìn)行評(píng)選、復(fù)配及優(yōu)化，以研制符合我國(guó)輕工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的PMO。

1 性能指標(biāo)

220號(hào)無(wú)灰型造紙機(jī)循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑油（PMO220）執(zhí)行我國(guó)QB/T 2766—2006標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)油品的黏溫性能、氧化安定性（包括氧化后酸值、旋轉(zhuǎn)氧彈，以下同）、防銹性、抗泡性（泡沫傾向/泡沫穩(wěn)定性，以下同）、抗乳化性、過(guò)濾性、極壓抗磨性（包括磨斑直徑、四球機(jī)PD值、梯姆肯機(jī)試驗(yàn) OK值，以下同）及橡膠相容性等作了要求，主要性能要求及實(shí)驗(yàn)方法見(jiàn)表1。

表 1 PMO220的主要性能要求和實(shí)驗(yàn)方法［3］

由表1可知，PMO具有以下特點(diǎn)：①油品要求進(jìn)行硫酸鹽灰分的測(cè)定，因此添加劑中應(yīng)選用不含金屬元素的無(wú)灰添加劑。②油品對(duì)銅片腐蝕實(shí)驗(yàn)的要求嚴(yán)格，實(shí)驗(yàn)需進(jìn)行48 h，這主要是由PMO的使用環(huán)境決定的，烘干部循環(huán)系統(tǒng)中使用的是銅管線進(jìn)行油品的傳輸，因此應(yīng)減少油品對(duì)金屬銅的腐蝕。③油品需進(jìn)行PALL過(guò)濾試驗(yàn)，這是PMO與其他油品的不同之處，主要是用于造紙機(jī)干部過(guò)濾系統(tǒng)。

2 基礎(chǔ)油和黏度指數(shù)改進(jìn)劑評(píng)選

2.1基礎(chǔ)油

根據(jù) PMO220的質(zhì)量指標(biāo)要求，基礎(chǔ)油應(yīng)選擇運(yùn)動(dòng)黏度較大、黏度指數(shù)高的油品，因此選擇克拉瑪依石化公司生產(chǎn)的HVIH150BSM（光亮油）、HVIP8、MVI600、MVI300（均為石蠟基油）作為PMO220基礎(chǔ)油的評(píng)選對(duì)象，各基礎(chǔ)油加工工藝及主要性能分析見(jiàn)表2。

表2 基礎(chǔ)油加工工藝及主要性能分析

由表 2可知，4種基礎(chǔ)油中，只有光亮油HVIH150BSM的運(yùn)動(dòng)黏度超過(guò)220mm2/s，因此將其作為PMO220的基礎(chǔ)油調(diào)和組分；其余3種基礎(chǔ)油均為石蠟基油，但HVIP8是經(jīng)過(guò)高壓加氫工藝深度精制而成，因此，與MVI600、MVI300相比，黏度指數(shù)高、傾點(diǎn)低、抗乳化性能及氧化安定性優(yōu)良、飽和烴含量高。綜上所述，HVIH150BSM、HVIP8為PMO220基礎(chǔ)油的最佳組分。

2.2黏度指數(shù)改進(jìn)劑評(píng)選

黏度指數(shù)改進(jìn)劑（Viscosity Index Improver，簡(jiǎn)稱(chēng)VII）又稱(chēng)增黏劑，用于改善油品的黏溫特性?，F(xiàn)對(duì)4種不同類(lèi)型黏度指數(shù)改進(jìn)劑的用量、黏度指數(shù)增長(zhǎng)率、剪切安定性、抗乳化性進(jìn)行考察，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表 3可知，4種黏度指數(shù)改進(jìn)劑相比，用量為：OCP=聚乙基正丁基醚＞PMA=PMA與OCP復(fù)合物，黏度指數(shù)增長(zhǎng)率為：PMA與 OCP復(fù)合物＞PMA＞OCP=聚乙基正丁基醚。由于加入黏度指數(shù)改進(jìn)劑的主要目的是增加基礎(chǔ)油的黏度指數(shù)，因此選擇PMA和PMA與OCP復(fù)合物進(jìn)行剪切安定性、抗乳化性能考察，從考察結(jié)果來(lái)看，PMA優(yōu)于PMA與OCP復(fù)合物，因此選擇PMA作為PMO220的黏度指數(shù)改進(jìn)劑。

表3 黏度指數(shù)改進(jìn)劑考察實(shí)驗(yàn)

3 添加劑配方研究

3.1極壓抗磨劑評(píng)選

PMO主要用以潤(rùn)滑造紙機(jī)干部循環(huán)系統(tǒng)的軸承及齒輪，雖然軸承負(fù)荷不高，但有些造紙機(jī)還需要油品來(lái)潤(rùn)滑滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪和其他重負(fù)荷設(shè)備，以避免部件在重負(fù)荷下磨損和擦傷，要求油品必須具備優(yōu)良的極壓抗磨性能，因此需對(duì)極壓抗磨劑進(jìn)行評(píng)選。現(xiàn)采用四球機(jī)實(shí)驗(yàn)考察5種極壓抗磨劑的性能。其中磨斑直徑的測(cè)試采用四球長(zhǎng)磨試驗(yàn)機(jī)，在規(guī)定的負(fù)荷條件下，上面的一個(gè)鋼球?qū)χ砻娓采w有試樣的下面3個(gè)靜止的鋼球旋轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后測(cè)量下面3個(gè)鋼球的磨痕直徑，以直徑的大小來(lái)判斷實(shí)驗(yàn)的抗磨性能。燒結(jié)負(fù)荷（PD值）是在實(shí)驗(yàn)條件下使轉(zhuǎn)動(dòng)球與 3個(gè)靜止球發(fā)生燒結(jié)的最小負(fù)荷，PD值越大說(shuō)明極壓性能越好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 極壓抗磨劑考察實(shí)驗(yàn)

根據(jù)PMO220質(zhì)量指標(biāo)要求，油品磨斑直徑不大于0.70 mm，PD值不小于200 kg，由表4可知，5種極壓抗磨劑均不能滿足PD值及磨斑直徑的雙重指標(biāo)。其中，PW-1為硫型劑具有優(yōu)良的極壓性能，可滿足PD值指標(biāo)要求；PW-3+油性劑可改善油品抗磨性能；PW-4為S-P-N型劑，滿足磨斑直徑測(cè)定值要求，因此需根據(jù)不同極壓抗磨劑的性能特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行復(fù)配。

由于PW-1優(yōu)異的極壓性，PW-3+油性劑、PW-4優(yōu)異的抗磨性，因此分別考察了兩組極壓抗磨劑的復(fù)配方案（PW-1+PW-3+油性劑和PW-1+PW-4），均滿足PMO220對(duì) PD值及磨斑直徑的要求。

3.2金屬減活劑評(píng)選

造紙機(jī)干部循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)中油品經(jīng)由一些很細(xì)的銅管線滴到需潤(rùn)滑的部件上，由于在氧、光、熱、金屬的存在下會(huì)加速油品的氧化速度，生成酸、油泥和沉淀，降低油品的使用性能，因此需添加金屬減活劑。現(xiàn)對(duì)3種金屬減活劑進(jìn)行銅片腐蝕實(shí)驗(yàn)考察，由于極壓抗磨劑的添加會(huì)影響銅片腐蝕試驗(yàn)結(jié)果，因此一并進(jìn)行考察，設(shè)有4種方案（見(jiàn)表 5）。銅片腐蝕試驗(yàn)是將一塊已磨好的銅片浸沒(méi)在一定量的油品試樣中，并按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求加熱到指定的溫度，保持一定的時(shí)間，待實(shí)驗(yàn)周期結(jié)束時(shí)，取出銅片，在洗滌后與標(biāo)準(zhǔn)色板進(jìn)行比較，確定腐蝕級(jí)別，級(jí)別越小表示油品中活性硫化物的含量越少，油品對(duì)銅片的腐蝕性越小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 金屬減活劑銅片腐蝕考察實(shí)驗(yàn)

由表 5可知，3種金屬減活劑中，MD-1在油品調(diào)和及放置過(guò)程中出現(xiàn)渾濁，MD-3對(duì)銅片腐蝕的抑制能力最弱，因此選擇 MD-2為油品的金屬減活劑。從極壓抗磨劑的選擇來(lái)看，極壓抗磨劑PW-1、PW-3與油性劑復(fù)配，對(duì)銅片的腐蝕性更低。

綜上所述，通過(guò)對(duì)磨斑直徑、PD值及銅片腐蝕實(shí)驗(yàn)的考察，最終確定 PMO220的極壓抗磨劑復(fù)配方案為 PW-1、PW-3與油性劑復(fù)配，金屬減活劑為MD-2。

3.3抗氧劑評(píng)選

抗氧劑的考察是利用 DSC（差示掃描量熱儀）測(cè)定添加抗氧劑后油品的誘導(dǎo)期與起始氧化溫度。對(duì)實(shí)驗(yàn)室常用的酚型和胺型抗氧劑進(jìn)行不同比例的復(fù)配，并測(cè)定其誘導(dǎo)期與起始氧化溫度。誘導(dǎo)期的試驗(yàn)方法為4mg樣品在2 MPa氧氣氣氛下，以100℃/min的升溫速率從 50℃快速升至 200℃，在 200℃下保持30 min，測(cè)定其被氧化的時(shí)間，時(shí)間越長(zhǎng)表示氧化安定性越好。起始氧化溫度的實(shí)驗(yàn)方法為：4 mg樣品在1MPa氧氣氣氛下，以10℃/min的升溫速率從50℃升至400℃，測(cè)定油品裂解的最低溫度（起始氧化溫度），溫度越高表示氧化安定性越好，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 抗氧劑DSC考察實(shí)驗(yàn)

由表 6可知，當(dāng)總抗氧劑用量不變時(shí)（均為0.5％），酚型與胺型復(fù)配后的油品比只加單劑時(shí)氧化誘導(dǎo)期長(zhǎng)、起始氧化溫度高，且兩種抗氧劑的最佳配比為酚型∶胺型=2∶3。

3.4抗泡劑評(píng)選

油品中需添加抗泡劑來(lái)解決發(fā)泡問(wèn)題，現(xiàn)對(duì)3種抗泡劑進(jìn)行泡沫性能考察實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方法：試樣在24℃時(shí)，用恒定流速的空氣吹氣 5 min，然后靜止10 min，在每個(gè)周期結(jié)束時(shí)，分別測(cè)定試樣中泡沫的體積，取第二份試樣在 93.5℃下進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)泡沫消失后，再在 24℃下進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)（即 “后”24℃）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 3種抗泡劑泡沫特性考察實(shí)驗(yàn)

從表7實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，3種抗泡劑均不能完全滿足油品對(duì)泡沫性能的要求；抗泡劑甲基硅油的加入可有效降低油品的低溫泡沫性，但高溫泡沫性差；甲基硅油酯、硅型與非硅型復(fù)合物的加入對(duì)高溫泡沫性有改善，但低溫泡沫性沒(méi)有達(dá)到指標(biāo)要求。

硅油是直鏈狀結(jié)構(gòu)，由無(wú)機(jī)物的Si—O鍵和有機(jī)物R組成，當(dāng)R為甲基時(shí)，該化合物稱(chēng)為甲基硅油，是目前所應(yīng)用的主要抗泡劑。由于甲基硅油中 Si—O鍵的數(shù)量不同，因此相對(duì)分子質(zhì)量也不同。下面對(duì)加入不同相對(duì)分子質(zhì)量甲基硅油的油品進(jìn)行泡沫性能考察，考察結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同相對(duì)分子質(zhì)量甲基硅油泡沫傾向性比較

由圖1可知，當(dāng)6種不同相對(duì)分子質(zhì)量的甲基硅油用量相同時(shí)，隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，油品泡沫傾向性出現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，其中甲基硅油相對(duì)分子質(zhì)量為6萬(wàn)時(shí)泡沫傾向性最小。從圖1中可以看出，6種甲基硅油在93.5℃時(shí)泡沫傾向性均大于 75 mL。因此，單獨(dú)采用甲基硅油不能滿足油品對(duì)抗泡性能的質(zhì)量指標(biāo)要求。

從前期對(duì)不同種類(lèi)抗泡劑的考察結(jié)果來(lái)看，甲基硅油酯、硅型與非硅型復(fù)合物的加入對(duì)高溫泡沫性能有改善，而相對(duì)分子質(zhì)量為 6萬(wàn)的甲基硅油對(duì)降低低溫泡沫性效果最明顯，因此采用不同類(lèi)型抗泡劑復(fù)配來(lái)實(shí)現(xiàn)其對(duì)高低溫泡沫性能的提高，考察結(jié)果見(jiàn)表 8。

表8 抗泡劑復(fù)配考察實(shí)驗(yàn)

由表8可知，當(dāng)采用相對(duì)分子質(zhì)量為6萬(wàn)的甲基硅油與甲基硅油酯復(fù)配時(shí)，泡沫傾向性均小于75 mL，滿足PMO220對(duì)泡沫性能的指標(biāo)要求。

4 添加劑復(fù)配性能考察

PMO220的調(diào)和是以HVIH150BSM、HVIP8為基礎(chǔ)油，采用外加法向基礎(chǔ)油中添加黏度指數(shù)改進(jìn)劑、極壓抗磨劑、油性劑、金屬減活劑、抗氧劑、防銹劑、抗泡劑、破乳劑?；A(chǔ)油及各類(lèi)添加劑的用量見(jiàn)表9。

表9 PMO220調(diào)和方案

表10 研制的 PMO220主要性能分析結(jié)果

對(duì)比我國(guó)輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2766—2006質(zhì)量指標(biāo)，對(duì)研制的PMO220的相關(guān)性能進(jìn)行分析，分析結(jié)果見(jiàn)表10。

由表 10可知，所研制的 PMO220在運(yùn)動(dòng)黏度、黏度指數(shù)、閃點(diǎn)、傾點(diǎn)、硫酸鹽灰分、泡沫性、銅片腐蝕、抗乳化性能、液相銹蝕、極壓抗磨性、旋轉(zhuǎn)氧彈及PALL過(guò)濾試驗(yàn)等指標(biāo)均滿足要求。

5 使用要求及建議

5.1一些廠家存在用其他油品代替循環(huán)系統(tǒng)潤(rùn)滑油的情況，但這些油品在氧化安定性、極壓性、過(guò)濾性等方面均無(wú)法滿足循環(huán)系統(tǒng)的潤(rùn)滑要求，使造紙機(jī)運(yùn)行中軸承檢修和軸承的更換率增加。循環(huán)系統(tǒng)潤(rùn)滑油是針對(duì)造紙機(jī)循環(huán)系統(tǒng)工況設(shè)計(jì)的，完全滿足其使用要求，延長(zhǎng)了換油期，因此造紙機(jī)循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)一定要使用專(zhuān)用潤(rùn)滑油。對(duì)于不同廠家的PMO，即使是同種類(lèi)、同黏度級(jí)別，若不經(jīng)過(guò)混油試驗(yàn)也不能同時(shí)使用。

5.2油品在使用過(guò)程中，受熱氧化、機(jī)械剪切等作用，以及水分、灰塵等雜質(zhì)的混入性能逐漸變差，使黏度、酸值、含水量上升，產(chǎn)生油泥，顏色變深，必須加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，定期取樣，按時(shí)或按質(zhì)換油。

6 結(jié) 語(yǔ)

6.1通過(guò)對(duì)不同工藝條件基礎(chǔ)油的評(píng)選，最終選擇適宜的基礎(chǔ)油組分為光亮油HVIH150BSM和石蠟基油 HVIP8。通過(guò)對(duì)不同種類(lèi)的黏度指數(shù)改進(jìn)劑進(jìn)行考察，最終選擇聚甲基丙烯酸酯（PMA）作為PMO220的黏度指數(shù)改進(jìn)劑。

6.2分別對(duì)極壓抗磨劑、金屬減活劑、抗氧劑、防銹劑、抗泡劑進(jìn)行評(píng)選，并進(jìn)行添加劑復(fù)配及優(yōu)化，最終研制出符合我國(guó)輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2766—2006質(zhì)量指標(biāo)要求的220號(hào)無(wú)灰型造紙機(jī)循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑油。

［1］ ZHANG Chun-hui，CHEN Hui-qing，HU Gang.Integrated Lubrication Management and Its Influence on Paer Industry［J］.China Pulp ＆amp；Paper，2004，23（4）：45.張春輝，陳惠卿，胡 剛.面向造紙行業(yè)的全面潤(rùn)滑管理技術(shù)［J］.中國(guó)造紙，2004，23（4）：45.

［2］ CHEN Hui-qing，CHEN Li-hua，GUO Jian-feng.Selection and Application of Lubricants for Paper Machine［J］.China Pulp＆amp；Paper，2003，22（3）：51.陳惠卿，陳麗華，郭劍鋒.造紙機(jī)械設(shè)備潤(rùn)滑劑的選擇和應(yīng)用［J］.中國(guó)造紙，2003，22（3）：51.

［3］ CHEN Hui-qing.The Development and Application of the Paper Machine Circulation Oil［J］.Lubricating Oil，2004，19（1）：45.陳惠卿.造紙機(jī)械循環(huán)潤(rùn)滑油的研制和應(yīng)用［J］.潤(rùn)滑油，2004，19（1）：45.

［4］ QB/T 2766—2006，Mineral papermachine circulating oil［S］.QB/T 2766—2006，礦物油型造紙機(jī)循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑油［S］.CPP

（責(zé)任編輯：董鳳霞）

Development of the Ashless Paper M achine Lubircating Oil

HUA Hui*KE You-sheng BIHAZITuersunnayi JIA Yi-feng
（Petrochina Karamay Petrochemical Company，Karamay，Xinjiang Uygur Autonomous Region，834003）
（*E-mail：ypshuahui@petrochina.com.cn）

Using the paraffin oil and bright stock produced by Karamay Petrochemical Co.as the base oil，the antiwear agent under extreme pressure，metal deactivator，antioxidant，anti rust agent，and defoaming agentwere avaluated and relected separately，and the additive formulation was designed and optimized.Finally the ashless papermachine lubricating oilwhichmeet the requirements of light industry standard QB/T 2766—2006 quality index number 220 was developed.

papermachine；lubricating oil；ashless type

花 卉女士，工程師；主要從事油品研究工作。

TS73；TE666

A

0254-508X（2015）08-0033-05

2015-04-22（修改稿）