中国石化润滑油北京研发中心润滑油氧化模拟评定

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/2/8,#,润滑油氧化模拟试验仪器学习与介绍,程安国,北京研发中心,2014,年,4,月,主要内容,2,氧化反应动力学介绍,2.,氧化试验仪器简绍,-,原理及意义,-,测试方法,-,结果输出,3.,初步研究计划,-,液压油氧化试验方法的探讨,-,竞品对比,-,添加剂的分析,3,1.,氧化反应分析,以二级基元反应为例,反应速率：,其中，,C,A,：反应物浓度，,t,:,反应时间,k,：速率常数,影响反应速率：物料的浓度和,k,的大小,固相反应：比表面积大小,液相反应：物质的量浓度,气相反应：气体压力、流速、纯度,反应物浓度,4,有固相的反应：,航空液压油的氧化试验：铜片表面为均匀的划痕,铜片腐蚀试验：铜片表面光滑,有液相反应：,水解安定性试验：,25%,的水,液相锈蚀试验：,50%,的水,有气相反应：,航空液压油的氧化试验：常压、,10ml/min,、空气,旋转氧弹试验：带压、纯氧,5,阿伦尼乌斯方程：,反应数率常数,k,分析,其中：,E,a,：反应活化能，,R,：气体常数，,T,：热力学温度,范德霍夫经验：,温度升高,10,，反应速率增加,1,倍,6,影响反应活化能因素：反应本身、催化剂,润滑油氧化反应：润滑油、水、空气、氧气、笑气等,催化剂：铜片（棒）、钢片（棒）、镁片（棒）、,铝片（棒）等,润滑油氧化评定实验，在特定条件下的氧化试验,温度？气体压力？催化剂的种类及形状？,7,二、氧化仪器介绍,高压差示扫描量热仪,热管氧化试验设备,倾斜板试验仪,发动机高温氧化沉积物模拟实验,8,二、氧化仪器介绍,高压差示扫描量热仪,原理：,PDSC,氧化试验是在空气或氧气气氛下，加热金属样品池（多为铝材料）中的薄层油膜，并检测油品因氧化而释放的热量，通过热量的变化表征润滑油氧化。,试验用途：,以测定初始氧化温度、诱导时间定量表征润滑油的氧化安定性,。,9,(1),差示扫描量热仪,DSC,（,differential scanning calorimetry,）,六十年代研制出来的一种热分析方法，能够定量的评比油品氧化安定性的级别，但在操作过程中，由于操作压力低，油品的蒸发量相对较大，蒸发吸热对分析会造成很大的误差。,(2),高压差示扫描量热仪,PDSC(pressure differential scanning calorimetry),蒸发传质过程是的推动力为,p,s,-p,i,，其中,p,s,为挥发组分的饱和蒸汽压、,p,i,为组分在气相中的分压，温度越高,p,s,越高，故温度越高挥发速率越快。,PDSC,采用高压环境进行试验，一方面使得,p,i,增加，油品的挥发减少，另一方面使得氧气的浓度升高，反应时间缩短，所以,PDSC,更加快速、准确,10,（,1,）动态法（程序升温法），,在程序升温条件下，检测油品发生氧化的起始温度，并以此作为衡量油品氧化安定性的尺度，起始氧化温度（,incipient oxidation temperature,，,IOT,）越高，油品的氧化安定性越好，试验误差,1%,，试验结果见下图,11,（,2,）静态,法,法（恒,温,温法）,在氧气,气,气氛中,，,，使油,品,品快速,升,升温至,设,设定温,度,度，在,恒,恒温条,件,件下，,检,检测油,品,品发生,氧,氧化反,应,应的开,始,始发生,的,的时间,，,，氧化,反,反应发,生,生以氧,化,化放热,峰,峰出现,为,为标志,，,，并以,此,此作为,衡,衡量油,品,品氧化,安,安定性,的,的指标,。,。该时,间,间称为,氧,氧化诱,导,导时间,（,（,oxidative inductiontimeOIT,），试验,结,结果见下,图,图：,氧化诱导,时,时间越长,，,，油品的,氧,氧化安定,性,性越好。,ASTMD6186,；,SH/T0719,：润滑油,氧,氧化诱导,期,期测定法,(,压力差示,扫,扫描量热,法,法,),12,（,3,）双峰法,使用双峰,法,法测定油,品,品高温生,成,成沉积物,的,的倾向，,使,使用新型,的,的样品皿,由,由美国,C-1010,钢制作，,0.1mm,厚。该样,品,品皿的设,计,计能够严,格,格控制油,品,品的蒸发,和,和氧气的,进,进入，用,盖,盖子上打,孔,孔的大小,和,和数量来,控,控制。试,验,验结果见,图,图：,峰,B,与峰,A,面积的比,值,值可以作,为,为评价沉,积,积物形成,的,的相对指,数,数。,S,B,/S,A,比值越小,，,，润滑油,形,形成沉积,物,物越小。,13,应运案例,1.,基础油的,抗,抗氧化性,能,能的评价,例如：,【,压力差示,扫,扫描量热,法,法在润滑,油,油热氧化,研,研究中的,应,应用,】,颉敏杰等,评,评价了，,兰,兰州石化,中,中间基基,础,础油,H125,、,H500,，大庆石,化,化石蜡基,基,基础油,H150,、,H300,和克拉玛,依,依炼化厂,环,环烷基基,础,础油,KN4006,、,KN4010,六种基础,油,油的抗氧,化,化性。,试验结果,，,，见表,1,克拉玛依,炼,炼化厂环,烷,烷基基础,油,油的氧化,性,性能好,2,对同一组,基,基础油，,初,初始氧化,温,温度和氧,化,化诱导时,间,间测定结,果,果是吻合,的,的,14,2.,添加剂的,抗,抗氧化性,能,能评价,例如：,航空润滑,油,油热氧化,衰,衰变的高,压,压差示扫,描,描量热法,分,分析,_,陈立波,.pdf,用,PDSC,评价的抗,氧,氧剂,NPAN,对润滑油,抗,抗氧化性,能,能的影响,。,。,试验仪器,：,：,PDSC910S,试验条件,：,：氧气压,力,力,0.5MPa,，氧气流,量,量,150mL/min,，,进样量,5,微升，起,始,始氧化温,度,度（,IOT,）升温速,率,率,10/min,，,氧,化,化,诱,诱,导,导,恒,恒,温,温,215,试,验,验,结,结,果,果,：,：,1,应,用,用,PDSC,的,OIT,分,析,析,法,法,可,可,以,以,较,较,准,准,确,确,地,地,反,反,映,映,润,润,滑,滑,油,油,中,中,的,的,抗,抗,氧,氧,剂,剂,NPAN,含,量,量,从,而,而,可,可,有,有,效,效,确,确,定,定,润,润,滑,滑,油,油,的,的,氧,氧,化,化,衰,衰,变,变,程,程,度,度,。,。,2PDSC,的,OIT,分,析,析,除,除,了,了,能,能,有,有,效,效,反,反,映,映,润,润,滑,滑,油,油,完,完,全,全,热,热,氧,氧,化,化,失,失,效,效,之,之,前,前,氧,氧,化,化,阶,阶,段,段,的,的,衰,衰,变,变,规,规,律,律,还,具,具,有,有,分,分,析,析,速,速,度,度,快,快,、,、,结,结,果,果,准,准,确,确,、,、,重,重,复,复,性,性,好,好,等,等,优,优,点,点,15,3.PDSC,与,台,台,架,架,试,试,验,验,评,评,的,的,相,相,关,关,性,性,例,如,如,：,：,【,压,力,力,差,差,示,示,扫,扫,描,描,量,量,热,热,法,法,在,在,润,润,滑,滑,油,油,热,热,氧,氧,化,化,研,研,究,究,中,中,的,的,应,应,用,用,】,颉,敏,敏,杰,杰,等,等,研,研,究,究,中,中,，,，,选,选,用,用,5,种,发,发,动,动,机,机,油,油,在,在,NTC-400,发,动,动,机,机,上,上,进,进,行,行,试,试,验,验,，,，,活,活,塞,塞,顶,顶,岸,岸,积,积,碳,碳,百,百,分,分,数,数,与,与,双,双,峰,峰,法,法,评,评,价,价,结,结,果,果,具,具,有,有,一,一,定,定,的,的,对,对,应,应,性,性,，,，,结,结,果,果,见,见,图,图,：,：,R,2,=0.98,16,5,种,发,发,动,动,机,机,油,油,在,在,全,全,尺,尺,寸,寸,发,发,动,动,机,机,上,上,进,进,行,行,250,小,时,时,的,的,性,性,能,能,试,试,验,验,，,，,对,对,活,活,塞,塞,沉,沉,积,积,物,物,、,、,机,机,油,油,消,消,耗,耗,等,等,情,情,况,况,进,进,行,行,综,综,合,合,评,评,分,分,，,，,与,与,双,双,峰,峰,法,法,评,评,价,价,结,结,果,果,之,之,间,间,具,具,有,有,一,一,定,定,的,的,对,对,应,应,性,性,，,，,R,2,=0.93,17,二、氧化,仪,仪器介绍,热管氧化,试,试验设备,进油口,进气口,加热炉,18,二、氧化,仪,仪器介绍,热管氧化,试,试验原理,模拟发动,机,机,活塞表面,和,汽缸缸体,表,表面,润滑油在,高,高温有氧,环,环境中,生成漆膜,或,或积炭的,状,状况,，通过对,比,比玻璃管,内,内壁生成,的,的漆膜或,积,积炭沉积,物,物的数量,及,及颜色深,浅,浅、透明,度,度情况与,标,标准比色,板,板的差距,，,，考察油,品,品的高温,氧,氧化安定,性,性，清洁,性,性，分散,性,性。,试验温度,：,：,280,常压空气,：,：,10ml/min,反应时间,：,：,16h,19,热管氧化,试,试验结果,输,输出,(1),优级评分,根据小松,热,热管色谱,进,进行比对,，,，级别从,0,到,10,级，级差,为,为,0.5,级。颜色,按,按漆膜中,心,心,3mm,的位置为,准,准进行评,估,估,（,2,）称重,计算试验,后,后反应管,质,质量的增,加,加，精确,到,到,0.1mg,20,热管氧化,试,试验应用,：,：,一、液压,油,油,高清净性,抗,抗磨液压,油,油清净性,能,能考察中，考察,高,高清净性,抗,抗磨液压,油,油的清净,性,性能,试验条件,：,：,油样：,5ml,；,温度：,280,；,时间：,20h,9,级,10,级,21,热管氧化,试,试验应用,：,：,一：在相,同,同基础油,中,中加入不,同,同种类的,抗,抗氧剂，,评,评价抗氧,剂,剂的抗氧,化,化的性能,；,；,基础油、,添加剂的,清,清洁性、,抗,抗氧化性,能,能评价,二、发动,机,机油,二：在相,同,同基础油,中,中加入不,同,同量的同,品,品质的抗,氧,氧化剂，,评,评价抗氧,剂,剂的量抗,氧,氧化性能,的,的影响。,【,润滑油基,础,础油的清,净,净分散性,能,能,】,中考察了,传,传统的溶,剂,剂精制工,艺,艺生产的,基,基础油和,加,加氢异构,脱,脱蜡工艺,生,生产的基,础,础油的高,温,温清净性,及,及添加剂,作,作用规律,22,SR,：溶剂精,制,制基础油,H I,：异构脱,蜡,蜡基础油,T103,能够明显,改,改善,SR,基础油的,热,热管评级,结,结果，,T103,对,SR,具有更好,的,的清净作,用,用；对于,H I,基础油，,清,清净剂较,多,多时会成,为,为沉积物,的,的主要来,源,源,23,检测该方,法,法与台架,试,试验的相,关,关性,。,例如：,【,二冲程汽,油,油机油清,净,净性热管,模,模拟评定,技,技术的研,究,究,】,文中以二,冲,冲程汽油,机,机油为基,础,础，考察,热管氧化,试,试验模拟,评,评分与台,架,架试验评,定,定的相关,性,性,三、热管,氧,氧化试验,与,与台架试,验,验评的相,关,关性,试验条件,：,：,流速：,0.5 2.0 mL/h,空气流量,：,：,1015 mL/min,试验温度,：,：,270280,试验时间,：,：,8 16 h,24,二、氧化,仪,仪器介绍,倾斜板试,验,验仪,25,模拟发动,机,机曲轴箱,和,和缸套活,塞,塞环润滑,油,油循环的,工,工作条件,油品不断,受,受热氧化,成,成焦的过,程,程,26,试验条件,板材,板温,油温,转速,运行时间,铝板,27,应用案例,(1),基础油、,添,添加剂清,净,净性的考,察,察,例：,【,基础油及,粘,粘度指数,改,改进剂对,润,润滑油高,温,温清净性,的,的影响,】,李洪燕等,人,人在