詹詩煌

(中國石化潤滑油有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430011)

0 引言

清潔度是評價潤滑油質(zhì)量的主要指標之一。對油品最終消費者或使用者來說，清潔度往往是他們認識和評價潤滑油品質(zhì)量最直觀的印象。在歷年客戶服務(wù)質(zhì)量投拆信息中，有關(guān)油品清潔度的投訴抱怨率約1%。因此，為了減少客戶投訴抱怨，提升客戶滿意度，不斷提高油品清潔度已成為潤滑油生產(chǎn)過程需要改進的方向。

1 潤滑油調(diào)合灌裝過程中油品清潔度的影響因素分析

1.1 原材料

潤滑油成品油中基礎(chǔ)油約占90%，添加劑約占10%?；A(chǔ)油在煉油廠通過脫蠟、精制或加氫等生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)后形成的各類基礎(chǔ)油，再通過火車槽車或汽車罐車運輸?shù)綕櫥蜕a(chǎn)企業(yè)進行調(diào)合和灌裝生產(chǎn)。根據(jù)油品質(zhì)量檢測分析結(jié)果顯示，基礎(chǔ)油含有一定量的機械雜質(zhì)、蠟、漂浮物等雜質(zhì)，需要采取油品沉降和定期清罐等控制措施。添加劑本身為一種成熟產(chǎn)品，其清潔度一般符合質(zhì)量要求，在本文中不做詳細分析。

1.2 設(shè)備設(shè)施

潤滑油在調(diào)合、儲存和輸轉(zhuǎn)過程中主要使用釜、油罐、泵和管道等設(shè)備設(shè)施，該類設(shè)施在運行過程中可能產(chǎn)生水分、鐵銹等雜質(zhì)，會直接影響油品的清潔度。

1.3 生產(chǎn)過程控制

1.3.1 調(diào)合生產(chǎn)

調(diào)合生產(chǎn)過程中油品與外界接觸主要發(fā)生在人工加劑環(huán)節(jié)，如桶裝添加劑包裝不潔凈，混入機械雜質(zhì)、灰塵、OCP切膠等雜質(zhì)。

1.3.2 包裝物

成品潤滑油包裝物種類繁多，有1 L、4 L和20 L塑料桶包裝，也有200 L鋼桶及1000 L塑料桶等包裝。因此，包裝物本身的清潔度會直接影響油品清潔度。現(xiàn)有包裝桶質(zhì)量控制及供應(yīng)商質(zhì)量管理體系能夠滿足潤滑油清潔度要求。

1.3.3 灌裝生產(chǎn)

灌裝是生產(chǎn)成品潤滑油的最后一個環(huán)節(jié)。各類油品在灌裝進入包裝物前均需要進行精密過濾，確保油品清潔度達到質(zhì)量標準要求。但過濾系統(tǒng)是一個動態(tài)控制過程，過濾系統(tǒng)的有效性及穩(wěn)定性是影響油品清潔度的關(guān)鍵。

2 現(xiàn)有工藝技術(shù)措施分析

在目前煉油工藝條件下很難對基礎(chǔ)油和添加劑提出更高的清潔度要求，為此，現(xiàn)有潤滑油生產(chǎn)工藝技術(shù)主要通過使用過濾工藝控制出廠油品清潔度來保障質(zhì)量。

潤滑油生產(chǎn)過程中，基礎(chǔ)油和添加劑過濾主要依賴在卸收和輸送管線中的泵前過濾器，這種過濾器對一般可見的大顆粒物具有一定的攔截作用，但是需要經(jīng)常清洗[1]；成品油在灌裝生產(chǎn)過程中主要通過多級精密過濾器除去油品中各種大小的顆粒物，過濾效率越高，小顆粒物濾除的數(shù)量越多，油品清潔度就會更高，現(xiàn)有條件下最高可達到NAS7級。調(diào)合灌裝工藝流程如圖1所示。

圖1 調(diào)合灌裝工藝流程

2.1 現(xiàn)有過濾工藝技術(shù)

現(xiàn)有控制油品清潔度的主要工藝技術(shù)為利用精密過濾器對油品進行二級以上過濾，使用聚丙烯等材料經(jīng)熱熔、焊接工藝而成的濾材除去油品中顆粒物[2]。濾材對各種大小顆粒物的過濾能力由過濾效率來表征，不同精度的濾材對同一大小的顆粒物具有不同高精度的過濾效率。高精度濾材對小顆粒物，尤其是直徑為2～5 μm，能保持較高的過濾效率，有效濾除小顆粒物使產(chǎn)品清潔度達到較高的水平?？刂七^濾器進出口壓差來保證過濾效率和穩(wěn)定性，有效降低機械雜質(zhì)等顆粒物的絕對量。

2.2 存在的問題

(1)基礎(chǔ)油和添加劑輸轉(zhuǎn)管線中泵前過濾器一般較長周期才進行清洗，過濾器內(nèi)機械雜質(zhì)積聚會使過濾鋼網(wǎng)破裂而導(dǎo)致過濾失效。

(2)由于基礎(chǔ)油清潔度不可控，潤滑油成品油清潔度不穩(wěn)定，上下浮動較大，導(dǎo)致灌裝產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。油品使用不同批次或不同廠家的原料都會導(dǎo)致成品油清潔度變化較大。清潔度較差的油品會極大地增加過濾系統(tǒng)的負擔(dān)。

(3)精密過濾器選型、過濾器等級設(shè)置及濾材選用比較粗放，與不同油品清潔度要求存在差距。

(4)濾材過濾效率容易受流體壓力影響，過濾器前后壓差超出濾材允許控制范圍將導(dǎo)致過濾效率和穩(wěn)定性大大降低，極端情況是擊穿濾材使得過濾完全失效。過濾器進出口壓差監(jiān)控采用傳統(tǒng)的機械壓力表讀數(shù)顯示進行計量監(jiān)控，存在較大誤差，可能導(dǎo)致過濾質(zhì)量不穩(wěn)和效率不高。

(5)現(xiàn)有工藝技術(shù)側(cè)重于采用灌裝前精密過濾的末端治理方式，缺少源頭控制和全過程控制措施。

3 提高油品清潔度工藝技術(shù)改進方向和措施

3.1 基礎(chǔ)油儲存改進措施

(1)基礎(chǔ)油卸收入罐后沉降時間要求不少于15 d，確保調(diào)合投料時減少罐底部機械雜質(zhì)混入油品。

(2)對基礎(chǔ)油儲存質(zhì)量進行監(jiān)控，根據(jù)罐底基礎(chǔ)油清潔度，增加清罐頻次(清罐周期一般定為平底罐不超過2年/次)，減少罐內(nèi)機械雜質(zhì)積聚而影響基礎(chǔ)油清潔度[3]?？擅堪肽耆〉撞繕佑^察一次，根據(jù)質(zhì)量變化情況及時安排清罐。特殊原因需要延期，必須進行評審，滿足機械雜質(zhì)控制合格的前提下，可以延期清罐，但延期不得超過1年。

(3)針對儲罐進行定期維修，在清罐的同時對罐內(nèi)壁進行噴砂等除銹、防銹處置，減少鐵銹的產(chǎn)生，防止鐵銹進入油品。

3.2 調(diào)合生產(chǎn)過程控制

(1)定期清理基礎(chǔ)油、添加劑卸收和輸轉(zhuǎn)管線中泵前過濾器，及時清洗過濾鋼網(wǎng)中的顆粒物，減少機械雜質(zhì)流入成品油中，同時降低灌裝過濾系統(tǒng)的負擔(dān)。泵前過濾器鋼網(wǎng)清洗周期一般定為3月/次。

(2)桶裝添加劑加劑作業(yè)時防止灰塵雜質(zhì)進入油品，控制措施為加劑作業(yè)前對桶面進行清理，保證桶面干凈方可進行加劑作業(yè)。

(3)在油品調(diào)合循環(huán)管線中安裝過濾裝置，對于一些清潔度要求較高的產(chǎn)品可以在油品灌裝前進行預(yù)過濾。這種方法將過濾工藝前移，可以減輕灌裝過濾器工作壓力，使整批油品清潔度達到一個較高的水平，從而在油品灌裝階段可以較為容易地實現(xiàn)清潔度滿足產(chǎn)品標準的要求。

3.3 灌裝生產(chǎn)過程控制

3.3.1 加強包裝物清潔度控制

1 L和4 L吹塑桶以及20 L注塑桶生產(chǎn)原材料本身較為清潔，主要是在儲存和運輸過程中可能進入灰塵等雜物。需要采用的措施是要求供應(yīng)商對包裝桶采用有效的防護材料，目前使用較多的防護材料(如塑料薄膜袋)需要考證其強度能否滿足防塵防水的要求。

200 L鋼桶生產(chǎn)過程存在切割和縫合的工序，而儲存運輸過程均有密封蓋保護，因此主要控制措施應(yīng)集中在鋼桶生產(chǎn)過程。鋼桶內(nèi)壁在生產(chǎn)過程中需要噴涂防腐漆，使用脫脂磷化工藝對內(nèi)壁進行清洗鈍化處理，可以有效清除內(nèi)壁表面細微的金屬顆粒殘留物。

3.3.2 設(shè)定成品油清潔度標準

成品油經(jīng)過灌裝過濾和產(chǎn)品包裝生成包裝產(chǎn)品，在過濾器的過濾能力有限的條件下，成品油清潔度直接影響包裝產(chǎn)品最終清潔度，可以針對不同清潔度等級包裝產(chǎn)品設(shè)定成品油清潔度等級標準[4]。比如，研究發(fā)現(xiàn)對清潔度要求在NAS9級及以下的包裝產(chǎn)品在控制成品油清潔度不超過NAS10級的情況下借助過濾器可以實現(xiàn)產(chǎn)品清潔度滿足標準要求，使用清潔度等級NAS11級及以上的成品油生產(chǎn)NAS9級包裝產(chǎn)品時，需要使用極為苛刻的過濾條件才能實現(xiàn)產(chǎn)品清潔度目標，且產(chǎn)品清潔度容易受過濾控制壓差影響。

NAS 1638標準是由美國航天學(xué)會制定的清潔度等級標準，它根據(jù)5個顆粒度尺寸將清潔度分為14個等級。在實際操作中測量5個尺寸范圍的顆粒數(shù)分布，得到5個對應(yīng)的清潔度等級，以最高等級為油液的清潔度，見表1。

表1 NAS 1638清潔度等級標準

3.3.3 使用多級連續(xù)過濾器

單級過濾器過濾效率有限，成品潤滑油在經(jīng)過過濾器后直接進入包裝桶，在單級過濾不能實現(xiàn)產(chǎn)品清潔度的條件下，可以增加過濾級數(shù)。目前采用較多的是由“自清過濾+袋式過濾+袋式過濾”組成的三級過濾，機械自清過濾器周期清掃濾網(wǎng)和清洗排渣能除去一般可見顆粒物，袋式過濾器則根據(jù)油品類別或黏度等級選用濾材。各等級過濾器通過過濾量和壓差判定是否更換濾材(過濾量和壓差依據(jù)濾材本身的性能設(shè)定合理判定值)，可以有效避免單級過濾器失效引起的產(chǎn)品清潔度不合格。多級連續(xù)過濾器精度及壓差控制參考規(guī)定見表2。

表2 多級過濾器精度及壓差控制參考規(guī)定

武漢分公司使用三級過濾器重點對卓力L-HM抗磨液壓油進行清潔度控制，抽取2015年6—7月份10個灌裝批次油品進行檢驗分析，過濾前后油品清潔度及過濾效率結(jié)果見表3、表4和表5。

表3 調(diào)合產(chǎn)品清潔度分析數(shù)據(jù)

表4 灌裝首件清潔度分析數(shù)據(jù)

表5 過濾效率分析數(shù)據(jù)

表5(續(xù))

從表3和表4可見，經(jīng)三級過濾后，油品清潔度均得到提高，至少提高了2個等級；從表5可見，油品在5個尺寸范圍的顆粒數(shù)平均過濾效率最低達到69.77%，最高達到90.92%，且過濾效率和清潔度提升幅度較為穩(wěn)定，能夠達到預(yù)期的油品清潔度控制指標，表明多級連續(xù)過濾器在過濾量和壓差適當(dāng)控制下可以提高油品清潔度，是較為可行和穩(wěn)定的工藝技術(shù)改進措施。

3.3.4 采用多袋過濾器

多袋過濾器可以增加過濾面積，提高過濾速度，確保單位時間內(nèi)油品流量與灌裝機速度相匹配，保障生產(chǎn)效率[5]。

3.3.5 采用過濾器壓差在線監(jiān)測和自動報警控制

各級精密過濾器采用電子壓差在線監(jiān)測及報警系統(tǒng)進行自動控制，超限停止灌裝，及時更換濾材，確保油品過濾的有效性和質(zhì)量穩(wěn)定性，100%保障油品清潔度。同時，各級過濾器壓差數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動儲存功能，便于追溯和分析。過濾器壓差在線監(jiān)測和自動報警控制系統(tǒng)示意圖見圖2，各級過濾器前后壓力監(jiān)測采用數(shù)字式壓力變送器，將壓力變送器輸出的4～20 mA標準信號引入控制系統(tǒng)，通過PLC程序運算轉(zhuǎn)化成壓力值后，進行壓差報警，并對各監(jiān)測點壓力值進行儲存，存儲采樣周期為1 s操作站和工程師站共用一臺工控機，整套監(jiān)視系統(tǒng)采用西門子WINCC+(S7-300)架構(gòu)，即操作站系統(tǒng)(HMI)基于西門子WINCC7.0平臺開發(fā)，主控器使用S7-300 PLC進行數(shù)據(jù)處理及邏輯控制。

圖2 過濾器壓差在線監(jiān)測和自動報警控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前，武漢分公司已實現(xiàn)對10套灌裝生產(chǎn)線過濾器進行壓差在線監(jiān)測及自動報警系統(tǒng)改造。該系統(tǒng)自動獲取每套灌裝線各級過濾器的壓力數(shù)據(jù)，并自動計算壓差，對各級過濾器壓差變化趨勢進行分析。監(jiān)控分析過程中發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)線狀態(tài)穩(wěn)定的情況下，各級壓差數(shù)據(jù)較好地反映了過濾器的實際使用狀態(tài)，很直觀和容易發(fā)現(xiàn)運行中存在的問題。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，提高潤滑油清潔度工藝技術(shù)改進方向和措施重點在灌裝過濾環(huán)節(jié)。使用多級連續(xù)過濾器及采用過濾器壓差在線監(jiān)測和自動報警控制技術(shù)可確保灌裝生產(chǎn)效率和產(chǎn)品清潔度，并且已被應(yīng)用到實際生產(chǎn)過程控制中。通過灌裝過濾工藝技術(shù)改進是提高和穩(wěn)定成品潤滑油清潔度的有效途徑。