根據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的真空泵油在飽和蒸汽壓、極限壓強、粘度指數、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。一些質譜組成分析結果表明, 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, 因而沸點相應增高; 而對于碳數相同的烷烴異構體而言, 分子支鏈增多時, 分子趨于球形, 分子間距離增大, 色散力相應減弱, 則油品蒸汽壓會升高。環(huán)烷烴性質與烷烴相似, 因此加氫泵油中含量較多的帶長側鏈的單環(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

      極限壓強是真空設備的關鍵性指標, 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, 根據擴散理論, 有如下關系式。

      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, 相應的氣體與蒸汽間的擴散系數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。結果表明: 國產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來表征的, 它是衡量基礎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)長側鏈環(huán)烷烴和芳烴的粘溫性能都好于多環(huán)多側鏈環(huán)烷烴和芳烴; 膠質等稠環(huán)化合物的粘度指數極低。

          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, 同時使泵內溫升較低,因此油品的高粘度指數對真空泵的正常運轉是非常重要的。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), 轉速已提高到1000～3000 röm in, 這就使油分子的內摩擦增大了, 油品溫升也更高, 因此對油品的粘度指數要求更嚴格了。因此, 由基礎油性質決定了加氫油制得的真空泵油的粘度指數(一般V I≥100) 要好于普通溶劑精制油的產品(一般V I≥90)。

4、氧化安定性

      由于油品在泵內要經受長期的加熱、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, 避免熱解產物和氧化產物污染系統(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和化學組成有密切關系。環(huán)己烷和C12 以上的大環(huán)化合物由其自身結構決定了其張力能很小或等于零, 因此具有穩(wěn)定的構象, 所以基礎油中的烷烴和環(huán)烷烴對氧化安定性都是有正影響的; 而基礎油中芳烴、膠質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油氧化安定性差的原因除與其中天然硫化物含量低有關外, 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