《流动性能改进剂》PPT课件.ppt

第第12章章 流动性能改进剂流动性能改进剂 n12.1 概述概述n从石油开采至炼制的系列产品，随着环境温度变化，粘度、从石油开采至炼制的系列产品，随着环境温度变化，粘度、流动性和凝固点等性质也发生变化，故油品的应用效果受流动性和凝固点等性质也发生变化，故油品的应用效果受到温度的制约到温度的制约n为了抑制或延缓油品性质随温度的变化，使之在较宽温度为了抑制或延缓油品性质随温度的变化，使之在较宽温度范围内均表现出良好的性能，需要添加一些能够改善油品范围内均表现出良好的性能，需要添加一些能够改善油品流变性的有机助剂流变性的有机助剂n根据应用目的和作用原理的不同可分为：根据应用目的和作用原理的不同可分为：n 降凝剂降凝剂n 低温流动改进剂低温流动改进剂n 粘度指数改进剂粘度指数改进剂n12.2 降凝剂降凝剂n高含蜡原油是一种因石蜡烃含量高而呈现高凝固点和高粘高含蜡原油是一种因石蜡烃含量高而呈现高凝固点和高粘度的原油度的原油n由高含蜡原油炼制得到的馏分油，如燃料油和润滑油中也由高含蜡原油炼制得到的馏分油，如燃料油和润滑油中也含有较多的石蜡烃含有较多的石蜡烃n由于石蜡烃在低温下析出，给油品的应用带来诸多不便。

由于石蜡烃在低温下析出，给油品的应用带来诸多不便n虽然已有各种方法可脱除石蜡烃但因此也影响到油品的虽然已有各种方法可脱除石蜡烃但因此也影响到油品的质量和收率质量和收率n例如：例如：n1、由含蜡原油制取的润滑油，通过脱蜡工艺处理，在、由含蜡原油制取的润滑油，通过脱蜡工艺处理，在-15，油品中残存的蜡会因温度降低而失去溶解性、析出，油品中残存的蜡会因温度降低而失去溶解性、析出并形成三维网状结构，将低熔点的油粘附或包覆于其中，并形成三维网状结构，将低熔点的油粘附或包覆于其中，从而使油品完全失去流动性就会造成机器设备的严重磨从而使油品完全失去流动性就会造成机器设备的严重磨损，甚至发生事故损，甚至发生事故n2 、如果继续深度冷冻脱蜡，不仅显著降低油品收率，而、如果继续深度冷冻脱蜡，不仅显著降低油品收率，而且有损油品质量且有损油品质量n解决这解决这问题的合理途径是适当深度脱蜡，再加入适量的问题的合理途径是适当深度脱蜡，再加入适量的能够阻止低温下析出蜡晶并相互粘接的添加剂，这类添加能够阻止低温下析出蜡晶并相互粘接的添加剂，这类添加剂即称为剂即称为降凝剂降凝剂n降凝剂是一种合成高分子化合物，分子中含有与石蜡烃齿降凝剂是一种合成高分子化合物，分子中含有与石蜡烃齿形链结构相同的烷基链段和极性基团、芳环等。

形链结构相同的烷基链段和极性基团、芳环等n作用原理：通过与石蜡烃共晶而改变蜡的晶形，使其变成作用原理：通过与石蜡烃共晶而改变蜡的晶形，使其变成均匀松散的晶粒延缓或防止导致油品凝固的三维网状结均匀松散的晶粒延缓或防止导致油品凝固的三维网状结构的形成构的形成n12.2.1 降凝剂作用原理降凝剂作用原理n 1、石蜡烃的析出方式、石蜡烃的析出方式n含蜡油品中的石蜡烃以正构烃为主，另有一定量的异构烃和含蜡油品中的石蜡烃以正构烃为主，另有一定量的异构烃和长侧链的环状烃低温下定向排列形成蜡晶而析出长侧链的环状烃低温下定向排列形成蜡晶而析出n在无降凝剂存在的情况下，烷烃链与链之间的结合方式以碳链重迭方式在无降凝剂存在的情况下，烷烃链与链之间的结合方式以碳链重迭方式为主，而在碳链末端间结合的趋势较小为主，而在碳链末端间结合的趋势较小 即蜡晶在即蜡晶在X和和Z轴方向的生长较快，轴方向的生长较快， 在在Y轴方向增长很慢，结果形成大轴方向增长很慢，结果形成大 的片状或板状结晶，长度大约为的片状或板状结晶，长度大约为 20一一150m，这些结晶通过其，这些结晶通过其 棱角相互粘结成三维网状骨架，棱角相互粘结成三维网状骨架， 它们象吸水的海绵，将低熔点的它们象吸水的海绵，将低熔点的 油吸附或包于其中，使油品失去油吸附或包于其中，使油品失去 流动性。

流动性单晶的生长方式示意图单晶的生长方式示意图n2、降凝剂的作用原理、降凝剂的作用原理n在含蜡油中添加降凝剂，并不能阻止石蜡烃的结晶析出；在含蜡油中添加降凝剂，并不能阻止石蜡烃的结晶析出；而且在同一冷却条件下，加或不加降凝剂，析出的蜡晶数而且在同一冷却条件下，加或不加降凝剂，析出的蜡晶数量相同n降凝剂能够影响蜡晶网状构造的发育过程，使蜡的结晶形降凝剂能够影响蜡晶网状构造的发育过程，使蜡的结晶形态发生变化态发生变化n如前所述，不含降凝剂的油品在低温下形成如前所述，不含降凝剂的油品在低温下形成20150m长的片状或长的片状或板状结晶，而含有降凝剂的油品则形成直径为板状结晶，而含有降凝剂的油品则形成直径为10一一20m带分枝的片带分枝的片状或星形结晶降凝剂含量愈高，分枝愈多这种晶粒不易再粘结成状或星形结晶降凝剂含量愈高，分枝愈多这种晶粒不易再粘结成网状结构，即使有少量网状结构形成，施加一定的剪切力后也容易被网状结构，即使有少量网状结构形成，施加一定的剪切力后也容易被破坏掉，因此油品的倾点降低破坏掉，因此油品的倾点降低n降凝剂改变蜡晶的发育过程可通过晶核作用、吸附作用和降凝剂改变蜡晶的发育过程可通过晶核作用、吸附作用和共晶作用而实现。

共晶作用而实现n(1) 晶核作用晶核作用 n降凝剂在高于油品浊点温度下结晶析出，成为晶核发育中降凝剂在高于油品浊点温度下结晶析出，成为晶核发育中心，使油品中的小蜡晶增多、细化，从而不易产生大的蜡心，使油品中的小蜡晶增多、细化，从而不易产生大的蜡团n(2) 吸附作用吸附作用 n降凝剂在略低于油品浊点的温度下析出，吸附在己析出的降凝剂在略低于油品浊点的温度下析出，吸附在己析出的蜡晶晶核的活性中心上；而降凝剂分子中的极性基团和易蜡晶晶核的活性中心上；而降凝剂分子中的极性基团和易被极化的芳环等，因与烷烃与芳烃的排斥作用而处于晶核被极化的芳环等，因与烷烃与芳烃的排斥作用而处于晶核表面，阻断了晶核与晶核之间的凝结避免形成三维网状表面，阻断了晶核与晶核之间的凝结避免形成三维网状结构n(3) 共晶作用共晶作用 n在油品的浊点温度下，降凝剂与蜡共同析出结晶，对蜡晶的在油品的浊点温度下，降凝剂与蜡共同析出结晶，对蜡晶的生成产生了定向作用，抑制蜡晶向生成产生了定向作用，抑制蜡晶向x和和z轴方向的生长，促轴方向的生长，促进其向进其向y方向成长随着添加剂浓度的增加，晶体逐渐转变方向成长随着添加剂浓度的增加，晶体逐渐转变为不规则的锥形和柱形，不仅增大了蜡晶的体积对表面比，为不规则的锥形和柱形，不仅增大了蜡晶的体积对表面比，而且使网状结构难以形成，故不会出现大块结晶现象；同时而且使网状结构难以形成，故不会出现大块结晶现象；同时降凝剂分子留在蜡晶表面的极性基团、芳环或主链段，具有降凝剂分子留在蜡晶表面的极性基团、芳环或主链段，具有阻止蜡晶粒间相互粘结的作用。

阻止蜡晶粒间相互粘结的作用n3、影响降凝作用的因素、影响降凝作用的因素n(1) 降凝剂的结构与分子量降凝剂的结构与分子量n(2) 基础油基础油 n(3) 降凝剂的添加量、添加温度及冷却速度降凝剂的添加量、添加温度及冷却速度n（参看教材（参看教材P366） 12.2.2 降凝剂的类型与合成降凝剂的类型与合成 n1 、烷基萘、烷基萘n 用于中质和重质润滑油中有较好的降凝效果，国内外广泛用于中质和重质润滑油中有较好的降凝效果，国内外广泛使用n2、聚烯烃类降凝剂、聚烯烃类降凝剂n（1）聚）聚烯烃烯烃 n聚聚烯烃是含有烯烃是含有6一一24个碳原子的个碳原子的烯烃的共聚物烯烃的共聚物n（2）氢化聚丁二烯）氢化聚丁二烯 n氢化聚丁二烯是由丁二烯均聚物或丁二烯与含氢化聚丁二烯是由丁二烯均聚物或丁二烯与含58碳原碳原子的共轭脂肪族二烯烃共聚物加氢而得子的共轭脂肪族二烯烃共聚物加氢而得n3、聚不饱和羧酸酯类降凝剂、聚不饱和羧酸酯类降凝剂n(1)聚甲基丙烯酸酯聚甲基丙烯酸酯 n聚甲基丙烯酸酯是一种高效浅色降凝剂，对各种润滑油均聚甲基丙烯酸酯是一种高效浅色降凝剂，对各种润滑油均显示很好的降凝效果显示很好的降凝效果。

原料甲基丙烯酸的制备原料甲基丙烯酸的制备n（2）聚乙烯）聚乙烯醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯 n乙烯乙烯醋酸乙烯酯共聚物是一类适用范围较广的降凝剂醋酸乙烯酯共聚物是一类适用范围较广的降凝剂n（3）聚苯乙烯马来酸酐衍生物）聚苯乙烯马来酸酐衍生物 n苯乙烯苯乙烯马来酸酐共聚物的侧链上带有易于反应的酸酐官能团，可与醇、马来酸酐共聚物的侧链上带有易于反应的酸酐官能团，可与醇、胺等反应，生成相应的酯和酰胺降凝效果优于聚乙烯胺等反应，生成相应的酯和酰胺降凝效果优于聚乙烯醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯12.3 低温流动改进剂低温流动改进剂n在燃料油的炼制过程中，提高终沸点在燃料油的炼制过程中，提高终沸点(干点干点)温度可以增加燃温度可以增加燃料油的产量，但其中石蜡烃的含量也相应增加料油的产量，但其中石蜡烃的含量也相应增加n当温度下降至油品浊点时，石蜡烃开始析出，温度愈低，析当温度下降至油品浊点时，石蜡烃开始析出，温度愈低，析出蜡愈多，油品尚未完全凝固时，这些析出的蜡晶便可能堵出蜡愈多，油品尚未完全凝固时，这些析出的蜡晶便可能堵塞柴油机的过滤器塞柴油机的过滤器n若在燃料油中加入少量的添加剂，使之在浊点附近浸入蜡晶若在燃料油中加入少量的添加剂，使之在浊点附近浸入蜡晶核中，形成许多比原来细小的晶核，这些吸附于蜡晶表面的核中，形成许多比原来细小的晶核，这些吸附于蜡晶表面的添加剂分子的极性基阻止了蜡晶之间的聚集，从而保证燃料添加剂分子的极性基阻止了蜡晶之间的聚集，从而保证燃料油低温使用时的过滤性和泵送性。

油低温使用时的过滤性和泵送性n这种能够改善燃料油冷过滤性质的添加剂称为低温流动改进这种能够改善燃料油冷过滤性质的添加剂称为低温流动改进剂n它多为低分子量聚合物，在燃料油中的添加量一般为一它多为低分子量聚合物，在燃料油中的添加量一般为一12.3.1 作用机理作用机理n1、燃料油的低温性质、燃料油的低温性质 n燃料油的低温性质包括浊点、倾点、及冷过滤堵塞点燃料油的低温性质包括浊点、倾点、及冷过滤堵塞点n燃料油冷却时，油中的蜡随温度下降而析出，温度愈低，燃料油冷却时，油中的蜡随温度下降而析出，温度愈低，析出蜡愈多，达到某一点温度，油品失去流动性，即完全析出蜡愈多，达到某一点温度，油品失去流动性，即完全凝固，此温度即为倾点凝固，此温度即为倾点n2、低温流动改进剂的作用原理、低温流动改进剂的作用原理n与降凝剂一样，低温流动改进剂只改变蜡结晶的形状和大与降凝剂一样，低温流动改进剂只改变蜡结晶的形状和大小，阻止其生成三维网状结构但对于低温流动改进剂，小，阻止其生成三维网状结构但对于低温流动改进剂，必须能保证蜡晶充分细小，否则便会堵塞过滤器相同结必须能保证蜡晶充分细小，否则便会堵塞过滤器相同结构的化合物作为降凝剂和低温流动改进剂时，分子量相差构的化合物作为降凝剂和低温流动改进剂时，分子量相差很大。

很大n如聚甲基丙烯酸酯，作为原油降凝剂使用时，适宜的分子如聚甲基丙烯酸酯，作为原油降凝剂使用时，适宜的分子量为量为20000一一28000；而作为低温流动改进剂时，仅为；而作为低温流动改进剂时，仅为2000左右n近年开发出的小分子低温流动改进剂，分子量在近年开发出的小分子低温流动改进剂，分子量在1000一一2000之间12.3.2 低温流动改进剂的类型与合成低温流动改进剂的类型与合成n1 烯烃烯烃不饱和羧酸酯共聚物不饱和羧酸酯共聚物n这类共聚物的代表产品是聚乙烯这类共聚物的代表产品是聚乙烯醋酸乙烯酯它是目前醋酸乙烯酯它是目前使用最广，效果也比较明显的柴油低温流动改进剂合成使用最广，效果也比较明显的柴油低温流动改进剂合成方法见n2、烯基丁二酸酰胺及其衍生物、烯基丁二酸酰胺及其衍生物n（1）烯基丁二酸酰胺）烯基丁二酸酰胺n(2) 烯基琥珀酸亚胺羧酸酯烯基琥珀酸亚。