46號冷凍油的特性及用途？謝謝

【專家解說】：合成潤滑油在加工和碳氫化合物氣壓機中的應用      美國CPI工程技術服務有限公司（中國銷售王工：13926549484  網(wǎng)址：www.cpihualai.178b2b.com），密歇根州，美國 合成潤滑油用于容積式裝置，潤滑油加工和碳氫化合物氣壓機是有爭議得。這些應用中的許多都要求合成產(chǎn)品限制有毒催化劑，減少氣體溶解度并從而導致粘度的喪失以及限制與氣體的反應。 旋轉(zhuǎn)式螺桿、往復式發(fā)動機和旋葉式壓縮機在碳氫化合物和氣體加工使用中的潤滑要求是受評議的。合成潤滑油的物理和化學性質(zhì)對壓縮機潤滑的影響是關鍵的。在壓縮機運行條件下氣體在合成潤滑油中的影響也很重要。在許多應用中合成潤滑油可延長換油期限，減少油耗，增加效率以及延長壓縮機使用壽命。 1.碳氫化合物和加工氣體壓縮機潤滑油 歷史上，碳氫化合物、化學加工和惰性工業(yè)氣體壓縮機使用傳統(tǒng)的礦物油基潤滑油。然而礦物油無法滿足許多現(xiàn)代化旋轉(zhuǎn)式壓縮機設計和其它復雜應用的需求。典型的氣體加工應用是在流出溫度在80-1100C之間以及壓力在7-70barg。在這些條件下礦物油可能會熱退化。它們的不穩(wěn)定導致了壓縮機中潤滑油的蒸汽相遺留向下液流。在許多應用中存在化學性質(zhì)活潑的氣體，可能造成礦物油的化學性退化。在一些應用中可能發(fā)生礦物油被壓縮氣體嚴重稀釋。這種稀釋將降低潤滑油的粘度，經(jīng)常造成某處的潤滑不足。系統(tǒng)得防腐蝕保護是另一個礦物油經(jīng)常表現(xiàn)欠佳的方面。 合成與半合成潤滑油滿足這些復雜應用的需求。它們提供了許多超越傳統(tǒng)礦物油的優(yōu)勢。其中一些包括出色的化學惰性，高粘度指數(shù)，低傾點，良好的水解穩(wěn)定性和完全反乳化性。這些產(chǎn)品也提供優(yōu)秀的天然潤滑力，出色的熱穩(wěn)定性，抵抗碳氫化合物的稀釋，低揮發(fā)性和與彈性材料及金屬的兼容性。由于并不是每一種類型的流體中都具備所有的優(yōu)點，故了解每種合成與半合成基流體的物理和化學性質(zhì)是十分重要的。了解壓縮機及其應用的需求以選擇具有最佳性能的最合適流體也同樣重要。 本文中所討論的半合成潤滑油是經(jīng)嚴格氫化處理的高粘度指數(shù)油。兩階段的氫化處理加工產(chǎn)出一種高質(zhì)量的基油。原料在高壓和高溫下進行氫化，接著經(jīng)分餾法，脫蠟和第二階段氫化處理。最后成為一種高分子量等滲油。粘度指數(shù)在105-120范圍內(nèi)。 2.壓縮機潤滑油 2.1 旋葉式壓縮機 每種型號的壓縮機對潤滑油的要求都是不同的。旋葉式壓縮機的潤滑油功能是潤滑在壓縮過程中滑入和滑出的葉片。潤滑油也作為葉片與機架間的密封劑使用，使氣體壓縮成為可能。通常ISO68-150產(chǎn)品滿足旋葉式壓縮機的粘度要求。 2.2 往復式壓縮機 往復式壓縮機提供了一個很大的流出壓力容量范圍從1bar g至1000bar g（4）。往復式壓縮機的油潤滑汽缸，曲軸箱部件，線圈，活塞，閥門和裝填桿。曲軸箱部件包括十字頭軸承，十字接頭，十字頭導承和曲柄銷。近來的制冷應用表明操作粘度小于10 cSt的ISO15潤滑油可提供合適的潤滑作用。然而，依靠氣體分子量和流壓操作，加工和碳氫化合物氣體往復式壓縮機的經(jīng)典使用是ISO68-680產(chǎn)品。 在大多數(shù)往復式壓縮機，一種流體作為潤滑劑使用于所有部件。較小的往復式壓縮機使用噴濺潤滑油。較大的裝置通常使用一種油泵系統(tǒng)以潤滑上方的曲軸箱部件。一些大型設備使用兩種不同的潤滑油，一種用于汽缸而另一種用于其它需潤滑的部件。由于汽缸潤滑油須與氣體共存，故必須與向下液流過程兼容。汽缸潤滑油可設計成為特殊氣體或操作條件提供潤滑作用。（2） 2.3螺旋式壓縮機 注滿螺旋式壓縮機通常使用壓縮烴和生產(chǎn)氣體，流壓范圍從1-25 bar g（5）。它們具有許多優(yōu)點，包括改進壓縮效率，低流出溫度，高可靠性和由于簡單的機械構(gòu)造所致的較少維護。螺旋式氣體壓縮機必須具備幾種功能。它們潤滑軸承，在螺桿與機架之間提供足夠的密封，移去壓縮過程中的熱量，沖去壓縮機中的任何微粒以及保護系統(tǒng)免于腐蝕。較低的粘度限制是10-20cSt在對軸承的油供溫度以及5cSt在流出條件下以確保合適的密封。上部的潤滑油粘度取決于為軸承提供足夠的潤滑油的能力。典型的上部粘度限制是30-100cSt。通常ISO68-220潤滑油滿足螺旋式壓縮機的粘度要求。準確的粘度級別依賴于操作條件和氣流成分。 由于系統(tǒng)的閉環(huán)設計，合成產(chǎn)品特別適用于螺旋式壓縮機（圖表1）。潤滑油與壓縮氣體進入分離器。分離的油經(jīng)過一個油冷卻器再回流入壓縮機。在這個過程中潤滑油的降解可導致如軸承故障，密封不夠或腐蝕等壓縮機問題。在許多應用中，合成壓縮機潤滑油的使用能造成有效的烴壓縮和生產(chǎn)氣體（7）。合成潤滑油在加工和碳氫化合物氣壓機中的應用    3.潤滑油的選擇 在碳氫化合物和生產(chǎn)氣體壓縮機中合適的粘度選擇是至關重要的。氣體對潤滑油的稀釋是主要問題。稀釋的粘度與溫度曲線（圖表2）稀釋可造成粘度直接下降。無稀釋時處于壓縮機的粘度限制之上的潤滑油可通過稀釋而降至限制之下。該條件經(jīng)常導致壓縮機的磨損和/或故障的增加。它也可以成為壓縮機性能的一種副作用。 預測潤滑油的稀釋度所需信息包括壓縮機的型號，運行條件和完整的氣體成分，也就是存在的每種氣體成分的量。平衡計算基于氣體成分的蒸汽壓力和Raoult's法則提供的潛在的潤滑油稀釋。稀釋對潤滑油粘度的影響可通過將潤滑油與已知數(shù)量的碳氫化合物混合來確定。粘度與溫度的關系也可通過這些稀釋混合物來確定。稀釋水平、運行溫度和稀釋效果都影響潤滑油的實際操作粘度。如果必要，提高運行溫度可有助于將壓縮氣體的稀釋減至最小。 設備型號也是潤滑油選擇的一個因素。在一些應用中，氣流中有大量的污染物，包括水，氫化硫（酸性氣體），瀝青烯或其它微量污染物。其它應用則對油的運行和潤滑油/添加劑的化學性特別敏感。這些因素和粘度的稀釋可用于確定最佳的潤滑油。 4.碳氫化合物氣體應用 碳氫化合物氣體應用包括天然氣，蒸煉氣,沼氣，氣體渦輪增壓器，制冷裝置，蒸汽回收鍋爐，精煉廠廢氣和生產(chǎn)氣體的應用。氣體成分的不同主要取決于應用設備的型號。另外，應用的部位可影響許多應用的氣體成分（表1）。潤滑油滿足壓縮機制造商在稀釋條件下對所有碳氫化合物應用的粘度要求是十分重要的。 也有許多其它的考慮因素可以影響潤滑油的選擇和性能。氣體包含濕氣可導致系統(tǒng)腐蝕。在比氣流的露點高的溫度中運行壓縮機可使其降至最低。潤滑油的配方中含有防銹劑有助于保護接觸水的金屬部件。酸性氣體的應用由于有硫化氫的存在，要求潤滑油有專門的防腐添加劑以保護系統(tǒng)免于腐蝕。揮發(fā)性添加劑在運行條件下可通過汽化來完成此任。它們包裹著系統(tǒng)的金屬部件，使其不與潤滑油直接接觸。酸性氣體系統(tǒng)的材料選擇很重要，因為一些黃色金屬當暴露于含有硫化氫的氣體中時腐蝕明顯。 4.1輕型天然氣，蒸煉氣 適當配制的半合成潤滑油當稀釋不嚴重時適合用于天然氣和酸性氣體的應用。基本由甲烷和二氧化碳及微量硫化氫組成的蒸煉氣也可使用半合成潤滑油。半合成潤滑油比礦物油的粘度指數(shù)更高，因此滿足了在寬溫度范圍的壓縮機粘度要求。這些材料的低揮發(fā)性可使遺留減至最少。 含有瀝青質(zhì)的天然氣應用必須使用一種PAO或半合成油。這些潤滑油溶解了瀝青質(zhì)并使其保持溶解狀態(tài)。聚(亞烷基)二醇（PAGs）不能溶解瀝青質(zhì)，它們的使用可能導致濾油器和油管的堵塞。 4.2重型天然氣，精煉廠廢氣，蒸汽回收鍋爐氣體 一些天然氣，精煉廠廢氣和蒸汽回收鍋爐氣體產(chǎn)生了更高分子量的碳氫化合物氣體。這可導致潤滑油的稀釋水平的增加。這些應用要求有合適配制的聚(亞烷基)二醇（PAGs）。PAGs有幾種不同的類型，通過生產(chǎn)它們的單體來分類（圖表3）（9）。聚乙烯，聚丙二醇共聚物限制了碳氫化合物的稀釋。依靠乙撐氧占其與環(huán)氧丙烷聚合的比例，可制出稀釋度限制在10-20%的潤滑油。高于此水平，潤滑油即成為飽和狀態(tài)。 一些聚乙烯，聚丙二醇共聚物具有獨特的溶混性。它們在高溫時比在低溫時難溶于水（圖表4）。這種反轉(zhuǎn)的溶混性可能在有濕氣存在的壓縮機應用中的防腐方面具有優(yōu)勢。聚乙烯，聚丙二醇共聚物在室溫下能溶于冷凝水。這樣能防止在停工期自由水匯積在系統(tǒng)中造成的腐蝕性的環(huán)境。一旦壓縮機重新啟動并到達正常運行溫度，潤滑油會變得較難溶于水。然后這些水汽化并與流出氣體共存于壓縮機。 一些碳氫化合物氣壓機使用完全溶于碳氫化合物的潤滑油將造成嚴重稀釋，可使用聚乙二醇。聚乙二醇完全不溶于碳氫化合物。實驗表明當潤滑油與達13790kPa的碳氫化合物氣體接觸時，其粘度無損失。碳氫化合物氣體與該潤滑油之間缺乏吸引力，從而導致其與其它型號的潤滑油相比，油分離器中的氣體能更好的從潤滑油中分離。 一種改進壓縮機系統(tǒng)在應用含有PAGs的乙撐氧上的設計的方法是從油箱中移去所有多余的濃集碳氫化合物。碳氫化合物的濃集在含有具丁烷或更高分子量的氣體應用中成為焦點。濃集也可發(fā)生在壓力上升或溫度下降的條件下。一個插于油箱中運行充油管略上方的排出閥能排出任何的濃集碳氫化合物。一個蒸汽回收鍋爐裝置收集液體(正)己烷生產(chǎn)，并為一個完整的壓縮機系統(tǒng)提供六個月的回收期（3）。 4.3 沼氣 壓縮沼氣并燃燒它供能是另一種碳氫化合物氣體的應用。對沼氣壓縮機最重要的考慮是保護壓縮機系統(tǒng)防止有侵蝕性的微量污染物（7）。針對這些污染物，PAO以杰出的化學惰性為特色。PAO也提供了如高粘度指數(shù)和低汽壓等優(yōu)點。低汽壓不但最小化了組合油的量，而且使氣流遺留降至最少。 最小化的遺留在供給碳氫化合物氣渦輪的氣體壓縮應用中是關鍵要求。氣渦輪典型的要求是1500-4500kPa的氣體注入壓力。氣體壓縮機促進了氣體從大氣壓到注入的壓力。潤滑油的遺留可導致碳沉渣的形成，從而淤塞下游的裝置，或在燃燒室內(nèi)造成熱點導致燒毀。由于其最小化遺留的特征，PAO是常被選用的潤滑油。在這些裝置中的被壓縮的碳氫化合物氣體通常不會造成嚴重的稀釋。 4.4生產(chǎn)氣體 氣體的純度，遺留和發(fā)現(xiàn)于潤滑油添加劑中的源自金屬及其它無機化合物的有毒催化劑，在一些碳氫化合物生產(chǎn)氣體的應用中是重要焦點。氣體必須從潤滑油的雜質(zhì)中分離出來以便在生產(chǎn)過程中發(fā)揮適當?shù)墓δ?。潤滑油的遺留必須最小化以減少下游生產(chǎn)裝置中與潤滑油有關的問題。少量到達下游的遺留物必須不含任何具有副作用的催化劑。許多催化劑的替換成本很高，在停機期間更換催化劑是很經(jīng)濟的。用于生產(chǎn)氣體裝置的潤滑油的基本原料或添加劑中必須不含任何金屬或其它雜質(zhì)，生產(chǎn)過程中不使用有毒催化劑。4.5制冷設備 潤滑油與碳氫化合物氣體冷凍劑的低溫物理特性和溶混性是為制冷系統(tǒng)選擇合適潤滑油的重要考慮因素。合適的分離裝置將使到達下游的油量降至最低。任何到達系統(tǒng)冷凍面的潤滑油必須不在蒸發(fā)器的管道系統(tǒng)中結(jié)凍，否則將導致系統(tǒng)熱效的喪失。到達下游的潤滑油必須具備比蒸發(fā)器溫度更低的傾點或在蒸發(fā)器溫度下能與冷凍劑溶混。如果它是可溶混的，潤滑油/冷凍劑的混合物可單相回到壓縮機。制冷設備通常使用不含雜質(zhì)的氣體，故潤滑油中所需的添加劑的量應為最小化。 聚丙二醇比起其它類型的潤滑油具有在碳氫化合物氣體中更低的溶解度。低濃度聚丙二醇在低溫下可與碳氫化合物溶混（圖表5）。它們的稀釋要少于碳氫化合物基的潤滑油如礦物油和PAO。這種在壓縮機環(huán)境中的稀釋限制使?jié)櫥吞峁┝烁玫拿芊?，從而增加了壓縮機的容積效率。為此，它們經(jīng)常被用于碳氫化合物氣體制冷系統(tǒng)以改進性能。 要求遺留最小化的碳氫化合物制冷系統(tǒng)應用了聚乙二醇潤滑油。它們完全不溶于碳氫化合物。由于潤滑油和氣體之間無吸引力，故比起其它潤滑油而言，潤滑油/氣體能更好的分離。聚乙二醇不會與蒸發(fā)器中的液體冷凍劑混合。如果蒸發(fā)器溫度低于該潤滑油的傾點，潤滑油將會固體化。為此，典型的低溫應用不使用聚乙二醇。 具低稀釋水平的碳氫化合物氣體制冷系統(tǒng)可使用一種PAO基的潤滑油。PAO是與碳氫化合物氣體完全溶混的。PAG和PAO都具有極低的揮發(fā)性，故潤滑油的氣態(tài)遺留可減至最少。5 生產(chǎn)氣體壓縮機 5.1惰性氣體 生產(chǎn)氣體壓縮機可處理惰性或活性氣體。典型的惰性氣體包括氫，氦，二氧化碳和氮。除了二氧化碳，大多數(shù)惰性氣體與大多數(shù)潤滑油一起不會造成粘度的損失。就象碳氫化合物生產(chǎn)氣體壓縮機，在惰性生產(chǎn)氣體壓縮機中的兩個焦點是氣體的純度和催化劑的毒性。 大多數(shù)惰性氣體設備使用PAO類或PAG類基的潤滑油。這些材料的低揮發(fā)性可將氣體與潤滑油蒸汽的雜質(zhì)減至最低。另外，這些潤滑油的低蒸汽壓力有助于使遺留最小化。在選擇正確的潤滑油時，催化劑的類型是一個因素。潤滑油的基本流體和添加劑必須不會影響催化劑的壽命或生產(chǎn)的反應速度。5.2活性氣體 活性氣體壓縮機潤滑油必須符合與惰性氣體壓縮機潤滑油同樣的準則，同時還有附加的要求。潤滑油的基本原料和添加劑不得與生產(chǎn)氣體發(fā)生反應。一些所謂活性氣體是指氯甲烷，二氯甲烷，氯氣，氯化氫，二氧化硫和氧氣。 純氧是一種極強的氧化劑。它要求使用充分氟化或氯化的潤滑油。大多數(shù)的其它生產(chǎn)氣體壓縮機使用PAO類，因為它們具有抵抗化學反應的能力。這種潤滑油的配制一般僅包括不與氣體發(fā)生反應的添加劑。這些添加劑有助于保護系統(tǒng)防止腐蝕以及最大限度的延長潤滑油的壽命。6油的分析 在生產(chǎn)和碳氫化合物氣體裝置中使用的潤滑油要求按常規(guī)取樣。合適的取樣和分析確保潤滑油保持它原有的性質(zhì)。這也是確定換油期限的最佳方法。一次典型的采樣間隔是3至6個月。實驗包括對產(chǎn)品、濕氣、雜質(zhì)、粒子數(shù)量、粒子尺寸和磨損金屬的腐蝕分析。所用潤滑油的粘度，添加劑的水平和總酸值的變化是決定何時換油的關鍵參數(shù)。7節(jié)約成本 7.1減少潤滑油成本 合成與半合成潤滑油在生產(chǎn)和碳氫化合物氣體壓縮機中能提供顯著的成本節(jié)約。它們的化學惰性和熱穩(wěn)定性能延長換油期限。這樣減少了每年新油的成本，油處理的成本和維護時間。合成產(chǎn)品的低揮發(fā)性使?jié)櫥偷臍鈶B(tài)遺留降至最低。這就降低了油組合的要求。7.2改進設備效率 這些產(chǎn)品具有高粘度指數(shù)，使它們在旋轉(zhuǎn)式壓縮機和高溫中能成為更好的密封流體。PAG類產(chǎn)品能抵抗碳氫化合物的稀釋，使其在流出溫度下能維持粘度并可進一步改進密封能力。這些特點有助于增加壓縮機的容積效率達18%（11）。在生產(chǎn)氣體裝置中，低揮發(fā)性也可使沾染于下游工序的潤滑油的量減至最少。這改進了下游裝置的效率和成本效力。 7.3延長裝置的使用壽命 當裝置在寒冷環(huán)境中啟動時，高粘度指數(shù)使合成和半合成產(chǎn)品能提供較低的粘度。這有助于增加油的流動和減少啟動時的磨損。在高溫下維持足夠粘度的能力 為高溫中的防磨損提供了更多的保護。最后，在使用中PAO和半合成產(chǎn)品含水量達到最少化。這可顯著延長軸承的壽命。8結(jié)論 合成潤滑油擁有許多獨特的物理性質(zhì)，使其能理想的用于碳氫化合物和生產(chǎn)氣體設備。粘度的稀釋；與氣體的兼容性；設備的選擇；生產(chǎn)過程的設計；和防腐蝕的能力，在挑選合適的潤滑油時必須都列入考慮。合成潤滑油包括PAO類、PAG類和氫化處理油，滿足這些系統(tǒng)的需要。在壓縮機中應用的合適是對最佳潤滑油選擇的關鍵。