有关润滑油基础油的化学知识
矿物油基础碳氢结构包括：石蜡基、环烷基、芳烃和多环芳烃。
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图1. 矿物油的碳氢结构
石蜡基的结构可以是直链或者支链。蜡是直链型的正构烷烃。蜡在浊点时结晶，导致其两项系统。 因此如果油品要在低温下使用，必须将蜡脱去。
石蜡基的结构与水和抗氧剂的溶解性较差，因此会导致油品的沉淀并产生油泥。石蜡基机构的油品的优势是其较高的粘度指数。
环烷基结构也叫环烷类，其具有非常出色的低温性能和比正构烷烃好的溶解性。其环结构有5个、6个或者7个碳原子。较常见的是6个碳原子的环装结构。
芳香分子是交替双键的环结构。其与石蜡基和环烷基的结构在物理和化学属性上完全不同。 几乎所有的硫和氮元素都在其芳香结构中。芳香化合物以单环芳烃或者多环芳烃形式出现。多环芳烃具有多个紧密连接在一起的芳香环结构。
典型的“油分子”可见图2。 碳型分析是描述油品的多种方法之一。检测方法包括采用IR（红外）技术结构分析结合芳香或石蜡的碳量。
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图2、油分子
在油分子中非碳原子（氢）的可称为杂原子。杂原子可包含氮、硫和氧原子。
分子中含有氮可以是基础分子（如喹啉、吡啶）或非基础分子（例如咔唑、吡咯）。基础油品包括相对少量的氮元素，但对油品的性质影响较大。其作用可分为：
l 氧化剂
l 氧化抑制剂
l 钝化铜
含有硫的分子对油品性质可以产生好的或者坏的作用。有些硫对铜和银会产生腐蚀作用，但同时硫可以通过破坏过氧化物而起到抗氧化的作用。油品中的含硫物质包括：噻吩、咔唑和硫化物。 中间氧化物会是带巯基的硫。也就是说少许被氧化了的基础油会对铜产生腐蚀作用。
在刚刚生产的基础油中含氧量非常低。而在使用后的油品中因为氧化反应而含氧量很高，会产生酸类、酮类和酚类的物质。如前面2.10节说到的，酚类可以作为消除自由基的抑制剂。
典型的用于生产基础油的原料的组成成分包括：
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表1、基础油原料（馏分油）成分
基础油的炼制工艺
基础油的炼制工艺就是改变油品属性的方法。炼制工艺可分为：物理反应和化学反应两种。全精炼是指采用了上述两种方法的炼制工艺。
原油可分为轻质或重质，石蜡基或环烷基。原油中只有1%可用于生产润滑油基础油，包括绝缘油。对于大部分的炼厂来说，润滑油基础油是其很小的一部分。
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图1、从原油炼制的终端产品比例
环烷基原油的其中一个优势就是其品质适宜于生产润滑油基础油，可生产不同类型和品质的基础油。而石蜡基的原油则多用于生产汽柴油。
蒸馏
炼制的第一步通常是蒸馏，即物理方法。原油按照不同的馏程被分离。
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图2、蒸馏
在蒸馏塔的底端位置生产的是沥青。蒸馏塔不同的部位产生不同的馏分。为了防止分子热裂化，蒸馏一般在真空状态下进行。然而，蒸馏温度在350摄氏度以下的可在常压下进行蒸馏。
在蒸馏过程中，不同的原油产生的各部分馏分不同。
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图3、不同原油的典型馏分
馏分油的炼制
下一步炼制工艺包括：溶剂萃取和加氢
溶剂萃取
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图4、溶剂萃取
脱蜡
石蜡基原油需要进行脱蜡，而环烷基原油则不需要。原因是环烷基原油基本不含蜡。
在脱蜡剁成中，油品与混合溶剂混合。再将该混合物冷却，正构烷烃就会结晶，然后将其过滤。然后再通过蒸馏将溶剂去除。
萃取
萃取是将不稳定的分子从馏分油中去除的最古老的方法。油品与溶剂（一般是二氧化硫货糠醛）相混合形成单独的混合物。芳香族和杂芳族分子可以在该溶剂中溶解并被去除。基于两项平和的原理，芳烃在萃余相中的含量在5和11%之间。萃取阶段后一般会对基础油进行程度较浅的加氢。
加氢
脱蜡和萃取是物理反应。而加氢则是通过化学反应将不需要的或者对环境有害的分子变成无害的物质。
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图5、加氢
在加氢过程中，磁化物、芳烃和杂芳族物质被吸附到催化剂表面。催化剂的活性表面达200平方/克。这些分子在氢的作用下进行反应。
在低加氢程度下，如低压、低温和高空间速度的条件下，只有硫、氧和氮分子被去除，形成硫化氢、水和NH3。
通过提高加氢深度，芳香环不断饱和，达到一定程度则被打开。因为多环芳烃是极容易反应的物质，因此最后留在油品中的多为稳定的单环芳烃。
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图6， 加氢流程
加氢工艺是环境友好型，将不需要的多环芳烃转化成有用的物质。其结果是增加采收率，减少浪费。比如加氢产生的硫化氢可转换成纯硫，进行商业销售。
其他炼制方法
其他炼制润滑油基础的方法有加氢裂化或者异构脱蜡。这些方法都是将原料的化学结构进行改变。
加氢裂化
加氢裂化比一般加氢程度更深，可将环烷烃分子打开。通过该流程生产的基础油被叫做非常规或半合成基础油，具有很高的粘度指数（VHVI）或者极高粘度指数（XHVI）。该类基础油的主要应用是汽机油。
异构脱蜡
是将含蜡的原料中直链分子变成支链分子。这个过程可以生产高粘指和较好低温性能的基础油。
完~
