Transcript 05-3 石油产品添加剂、典型产品生产技术

第五章 石油化学品
Chapter 5 Petroleum Chemicals
Chemical Engineering Department
复习：石油化学品类型
按应用对象分类
油田化学品
通用化学品
钻井用化学品
采油用化学品
提高采收率用化学品
油气集输用化学品
水处理用化学品
石油炼制化学品
石油炼制催化剂
（催化裂化、
催化重整、
加氢精制、
加氢裂化等）
溶剂
其他化学品
石油产品添加剂
燃料油添加剂
润滑油添加剂
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第五章
第三节
石油化学品
石油产品添加剂
Topics for Today
了解石油产品添加剂主要类型及典型品种；
理解辛烷值与汽油抗爆震的关系；
理解降滤失剂主要品种的生产工艺特点；
弄清润滑脂组成、了解润滑脂分类；
理解润滑脂生产技术特点：生产步骤与设备；
概
述
 石油产品类型：
 燃料：汽油、煤油、柴油、液化石油气、
喷气燃料等。
 功能产品及原材料：润滑油、润滑脂、石
蜡、沥青；化工原料。
 石油产品添加剂：
 为改进石油产品使用性能和保存性能而采
用的化学助剂，如石油燃料添加剂、润滑
油添加剂、润滑脂添加剂等。
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一、石油燃料添加剂
 保护性添加剂
 解决燃料贮运中出现问题的助剂—
—抗氧化剂、金属钝化剂、抗腐蚀剂等。
 使用性添加剂
 解决燃料燃烧或使用过程中出现问题
的助剂——车用汽油专用、喷气燃料
专用、柴油专用、燃料油专用添加剂
等。
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（一）通用的保护性添加剂
1、抗氧化剂
 使用目的：防止燃料氧化生成胶质沉淀
 抗氧化机理：通过氢给予方式使自由基失活
 主要品种：酚类（抗氧剂264）；对苯二胺类
2、金属钝化剂
 使用目的：防止溶解金属催化燃料的氧化反应
3、抗腐蚀剂
 使用目的：防止燃料中水分腐蚀设备
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（二）车用汽油专用添加剂
1、抗爆震剂
 爆震：气缸内油气温度压力升高“自燃”引起的燃烧压
力波与“正常点火”产生的燃烧压力波相碰撞，产生剧
烈的气体震动，并发出特有的金属撞击声，称为‘爆震’
(Knocking )。
 辛烷值：燃料的抗爆震性是以辛烷值（Octane
Number）来表示.
 抗震性能最好的是异辛烷, 辛烷值定为100,抗震性最差
的是正庚烷,定其辛烷值为零.
 汽油标号含义：标号值为辛烷值，代表汽油的抗爆性。
市面销售的汽油标号主要有90#、93#、97#，
有些沿海地区还有98#甚至100#
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抗爆剂作用与类型
 抗爆剂的作用
 提高车用汽油的辛烷值
 抗爆剂的类型
 烷基铅，醚类，醇类化合物
 四乙基铅Pb(C2H5)4
 燃烧后放出的尾气中所含微量的
铅化合物已成为公害.
 醚类:甲基叔丁基醚(ＭＴＢＥ)
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（二）车用汽油专用添加剂
2、抗表面引燃剂
 使用目的：防止燃料在燃烧室表面提前点火
3、汽化器清洁剂
 使用目的：防止沉积物干扰汽化器运转
4、防冰剂
 使用目的：防止低温气候条件下水分在汽化器
结冰
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（三）喷气燃料专用添加剂
喷气发动机燃料：又称航空涡轮燃料，由
煤油馏分精制得到，飞机、火箭、导弹、飞
船等航天器使用燃料。
１、抗静电剂
 避免喷气燃料在流动或转移中因湍流产生静电火花。
２、抗菌剂
 抑制细菌生长形成不溶性产物。
３、抗冰剂
 防止喷气燃料在高空使用中冷却结冰堵塞滤网和油路。
４、抗烧蚀剂
 防止喷气火焰筒产生烧蚀。
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（四）柴油专用添加剂
1、分散剂
 使柴油中的不溶物分散悬浮，避免沉积堵塞。
2、低温流动改进剂
 改善低温流动性[类似油气集输用降凝剂(倾点下降
剂)] ：E-VAc共聚物等
3、引燃改进剂（十六烷值改进剂）
 提高柴油自燃性
 十六烷值：柴油自燃性（抗爆震）指标
 正十六烷定为100，甲基萘定为0
4、消烟剂
 减少柴油机排气中的黑烟
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（五）燃料油专用添加剂
燃料油（Fuel Oil）：石油加工过程中在汽、
煤、柴油之后从原油中分离出来的较重的剩余
产物。
燃料油类型：按用途分为船用燃料油、炉用
燃料油及其他燃料油。
1、油渣抑制剂或分散剂
2、低温流动改进剂
3、灰分改性剂
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二、润滑油添加剂
１、金属清净剂
２、无灰分散剂
３、抗氧化剂
４、黏度指数改进剂（增黏剂）：大多为聚合物
５、降凝剂（倾点降低剂）
 原油降凝剂：防止在开采、输送中管道内凝固堵
塞
 润滑油降凝剂：防止低温下使用时发生凝固
６、极压抗磨剂
７、油性剂
８、金属钝化剂
９、防锈剂
１０、抗泡剂
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第五章
石油化学品
第四节 典型产品生产技术
钻井液处理剂-降滤失剂品种
P130~131
（1）褐煤和腐殖酸
（2）碘甲基褐煤
（3）硝基腐殖酸
（4）羧甲基纤维素钠（CMC）
（5）羧甲基淀粉钠（CMS）
（6）木质素磺酸盐（cfp29、p151）
（7）水解聚丙烯腈
（8）磺甲基酚醛树脂
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结构特征-纤维素、淀粉、木质素
CH2OH
H
O
H
OH
H
H
OH
OH
H
H
O
O
H
O
H
H
OH
纤维素
O
CH2OH
H
n
羧甲基纤维素
Melting point
Water solubility
300°C
soluble
木质素是由四种醇单体（对香豆醇、松
柏醇、5-羟基松柏醇、芥子醇）形成的一
种复杂酚类聚合物
淀粉
木质素是由高度取代的苯基丙烷单元随
机聚合而成的高分子
形成植物骨架的主要成分，在数量上仅
次于纤维素
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一、泥浆处理剂
1、羧甲基纤维素钠（ Carboxymethyl
Cellulose CMC）
油田化学品：降失水剂（降滤失剂）
其他用途：黏合剂、食品糊料（增稠剂）[用于冰淇
淋、果酱、面包、糕点等]、抛光剂、医药、化妆品等。
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2、羧甲基淀粉钠（CMS）
丝化
St
St-ONa + H2O
OH + NaOH
羧甲基化 St-ONa + Cl-CH2COONa
NaOH
St-OCH2COONa + NaOH
油田化学品：降失水剂（降滤失剂）
其他用途：洗涤剂工业、食品工业、医药工业等。
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3、木质素磺酸盐
在自然界中 ,木质素的储量仅次于纤维素 ,而且每年都以500 亿吨的速度
再生。制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约 1.4 亿吨纤维素 ,同时得
到 5000万吨左右的木质素副产品,但迄今为止 ,超过95 %的木质素仍以
“黑液”直接排入江河或浓缩后烧掉 ,很少得到有效利用。
油田化学品：降失水剂（降滤失剂）、泥浆分散剂
其他用途：水泥减水剂、矿石浮选剂、橡胶炭黑分
散剂。
P29
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二、聚α-烯烃降凝剂
润滑油添加剂
 聚合原理：配位阴离子聚合，齐格勒- 纳塔催化剂
n R
CH
CH2
TiCl3/Al(C4H9)3
H2
R=C4~C22烷基
CH
CH2
n
R
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三、石油燃料添加剂
金属钝化剂T1201
CH2
CH
+
NH2
NH2
CH2-NH-CH-CH2-NH-CH2
CHO
CH3
55℃
2
CH3
水稀释剂
OH
OH
HO
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四、润滑脂及其生产技术
润滑脂：一种固体或半流体的润滑剂，具有
较好的润滑性、可塑性和黏附性，俗称黄油。
润滑油
润
滑
脂
组
成
稠化剂
（基础油）
稠化剂作用：在基础油（液
体润滑剂）中分散并形成结
构骨架，使液体润滑剂被吸
附和固定在结构骨架中，从
而形成具有塑性的半固体润
滑脂 。
石油产品添加剂
为改善润滑脂的使用性能，添加抗氧化、抗腐蚀以及
防锈、抗磨和抗极压、填料、颜料、染料等添加剂。
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润滑脂分类
按使用性能
耐热性、抗水性、防锈、机械
安定性等。
按使用部位
车体底盘用、滚动轴承用、汽车轮
毂用、塑料齿轮用等。
按稠化剂类型
烃基脂、皂基脂、有机脂（聚四氟乙烯、
脲类）、无机脂（硅胶、膨润土）等。
皂基(即脂肪酸金属盐)脂：使用最广泛，占90%，
主要有钙基、钠基、复合铝基、锂基等品种。
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润滑脂的主要性能指标
①滴点：指在规定的条件下加热，达到一定流动性时的温度。它大体上
可以决定润滑脂的使用温度（滴点比使用温度高 15-30 度）
②锥入度：指在规定的温度和负荷下试验锥体在 5s 内自由垂直刺入油
脂中的深度（单位为 1/10mm ）。它是润滑脂稠度和软硬程度的衡
量指标。
③胶体安定性（析油性）：指在外力作用下润滑脂能在其稠化剂的骨架
中保存油的能力，用分油量来判定。当润滑脂的析油量超过 5%20% 时，此润滑脂基本上不能使用。
④氧化安定性：指在储存和使用中抵抗氧化的能力。
⑤机械安定性：指在机械工作条件下抵抗稠度变化的能力。机械安定性
差，易造成润滑脂的稠度下降。
⑥蒸发损失：指在规定条件下，其损失量所占总量的百分数。它是影响
润滑脂使用寿命的一项重要因素。
⑦抗水性：指在水中不溶解、不从周围介质中吸收水分和不被水洗掉的
能力。
⑧相似黏度：指其非牛顿流体流动时的剪应力与剪速之比值。转速高时
其黏度低，反之则黏度较大。
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润滑脂的生产过程
润滑油
稠化剂
稳定的胶体分散体系
添加剂
1、润滑脂主要生产步骤
2、炼制成脂工艺流程
3、润滑脂的生产技术
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1、润滑脂的主要生产步骤
（1）生产准备：原料精制、质检、配比、计量等
（2）皂基制备：油脂+碱+部分润滑油
 加润滑油目的：使皂化后的皂能在后续工
序中迅速、均匀分散在润滑油内
（3）稠化成脂：加润滑油分散
（4）冷却研磨
 目的：均匀化程度影响产品针入度、分油量
和机械安定性
 输送设备：齿轮泵
 研磨设备：三辊机
（5）包装
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2、炼制成脂工艺流程
皂化
稠化
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炼制成脂工艺流程
皂化
稠化
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3、润滑脂的生产技术
（1）钙基润滑脂生产技术
制造原料和组成：动植物油钙皂＋润滑油
钙基脂生产技术概述：皂化、稠化、冷却研磨
（2）合成锂基润滑脂生产技术
锂基润滑脂的制造原料和组成：合成脂肪酸锂皂
影响生产工艺的因素：炼制温度、冷却条件
合成锂基脂生产工艺概述：皂化、稠化、冷却研磨
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小 结 summary
石油产品添加剂：石油燃料、润滑油、润滑
脂添加剂
理解辛烷值与汽油抗爆震的关系；
润滑脂及其组成：润滑油、稠化剂、
添加剂
润滑脂主要生产步骤及设备：皂化、
稠化、冷却研磨；齿轮泵、三辊机