中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司濱海分公司
聚甲基丙烯酸酯(PMA)型潤(rùn)滑油降凝劑是一種化學(xué)合成的高分子有機(jī)物,能夠降低潤(rùn)滑油的凝固點(diǎn)或傾點(diǎn),改善油品的低溫流動(dòng)性能,是目前國(guó)內(nèi)外使用的主流降凝劑,潤(rùn)滑油調(diào)配中全球使用占比超過50%。
潤(rùn)滑油黏度指數(shù)改進(jìn)劑(簡(jiǎn)稱黏指劑)的作用是改善油品的黏溫性能,使油品具有較高的黏度指數(shù),從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫下能順利啟動(dòng),在高溫下油品有足夠大的黏度,確保良好的潤(rùn)滑。PMA型黏指劑在液壓油領(lǐng)域,主要用于改善配方中基礎(chǔ)油的黏溫性能;在車輛齒輪油和自動(dòng)變速箱中,一直都是主流的黏指劑,在低黏化趨勢(shì)下,高性能的PMA在配方中需求逐漸增多;在發(fā)動(dòng)機(jī)油領(lǐng)域,超強(qiáng)節(jié)能產(chǎn)品引發(fā)PMA型黏指劑的需求快速增長(zhǎng)[1]。
目前,國(guó)內(nèi)潤(rùn)滑油調(diào)配廠應(yīng)用的PMA型降凝劑和黏指劑主要依靠進(jìn)口,約占到市場(chǎng)份額的90%。國(guó)內(nèi)也有部分公司積極從事國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品的研制與后產(chǎn),并部分投入到市場(chǎng)中。本論文對(duì)國(guó)外和國(guó)內(nèi)PMA型添加劑供應(yīng)商和產(chǎn)品進(jìn)行了介紹,對(duì)中國(guó)石化大力推進(jìn)的潤(rùn)滑油添加劑工業(yè)化后產(chǎn)進(jìn)行了技術(shù)分析和前景展望。
PMA型添加劑的國(guó)外供應(yīng)商主要有贏創(chuàng)油品添加劑公司(簡(jiǎn)稱贏創(chuàng)公司)及三洋化成工業(yè)株式會(huì)社(Sanyo Chemical Industries,Ltd.,簡(jiǎn)稱三洋化成),2家企業(yè)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)年銷量情況如下:
◇贏創(chuàng)公司:PMA型降凝劑約為9 000 t,PMA型黏指劑 約為8 000 t。
◇三洋化成:PMA型降凝劑約為600~800 t,PMA型黏指劑約為3 000 t。
國(guó)內(nèi)部分公司開展了PMA型潤(rùn)滑油添加劑的自主研發(fā)工作,通過產(chǎn)品分子結(jié)構(gòu)和相對(duì)分子質(zhì)量的優(yōu)化,在保證與國(guó)外同類產(chǎn)品同等降凝性能的同時(shí),有更低的運(yùn)動(dòng)黏度,有利于用戶調(diào)合油品,基本達(dá)到與國(guó)外主流同類產(chǎn)品具有同等的降凝性能和普遍適用性。自主研制的產(chǎn)品與市場(chǎng)上常用黏指劑有良好的配伍性,特別是能夠有效地消除低溫情況下的屈服應(yīng)力和降低MRV黏度(低溫泵送黏度)。國(guó)內(nèi)部分PMA型降凝劑和黏指劑后產(chǎn)商情況見表1。
表1 國(guó)內(nèi)部分PMA型降凝劑和黏指劑生產(chǎn)商情況
PMA后產(chǎn)主要由酯化反應(yīng)和聚合反應(yīng)兩部分組成,原材料有甲基丙烯酸、高碳醇、催化劑、阻聚劑、基礎(chǔ)油等,原材料供應(yīng)達(dá)到100%國(guó)產(chǎn)化[2]。我國(guó)部分企業(yè)和研究院對(duì)酯化反應(yīng)和聚合反應(yīng)工藝路線已經(jīng)形成完整的工藝包,可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化后產(chǎn)。PMA后產(chǎn)主要工藝流程如圖1所示。
圖1 PMA后產(chǎn)主要工藝流程
國(guó)產(chǎn)化技術(shù)具有創(chuàng)新性高、產(chǎn)品收率高、三廢排放低等優(yōu)點(diǎn),滿足工業(yè)化后產(chǎn)的要求。后產(chǎn)過程中產(chǎn)后的廢堿液主要成分為NaOH、催化劑和阻聚劑后成的有機(jī)鹽,經(jīng)過一體化酸堿中和廢水處理系統(tǒng),達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求后進(jìn)行排放。廢渣主要成分為白土及少量甲基丙烯酸酯單體,處理方式按危險(xiǎn)廢棄物進(jìn)行處置。后產(chǎn)設(shè)備真空系統(tǒng)產(chǎn)后的廢氣統(tǒng)一收集經(jīng)噴淋塔洗滌處理后,高空散排到大氣中,處理深度符合廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。
中國(guó)石化已完成PMA型降凝劑和黏指劑的研發(fā)和評(píng)議,小試和中型試驗(yàn)結(jié)果顯示,酯化和聚合工藝穩(wěn)定,過程無特殊環(huán)保要求,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和運(yùn)作權(quán),滿足產(chǎn)品工業(yè)化后產(chǎn)。
開發(fā)的具有梯度結(jié)構(gòu)的聚甲基丙烯酸酯降凝劑,具有優(yōu)異的基礎(chǔ)油適應(yīng)性,在添加量為0.3%時(shí)可使燕山、高橋、濟(jì)南、出光后產(chǎn)的基礎(chǔ)油的凝點(diǎn)降低9~33 ℃,在汽油機(jī)油、柴油機(jī)油、液壓油、齒輪油等潤(rùn)滑油中均表現(xiàn)出優(yōu)異的降凝效果,產(chǎn)品的性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平[4]。
中國(guó)石化潤(rùn)滑油公司(簡(jiǎn)稱潤(rùn)滑油公司)已經(jīng)完成了國(guó)產(chǎn)降凝劑在主流發(fā)動(dòng)機(jī)油、齒輪油和液壓油中的考察,考察結(jié)果表明中國(guó)石化自主研發(fā)的降凝劑可以替代國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品使用。完成技術(shù)準(zhǔn)入后在潤(rùn)滑油公司主流產(chǎn)品上推廣應(yīng)用,并予以產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控,逐步推進(jìn)替代進(jìn)口產(chǎn)品的工作。中國(guó)石化所開發(fā)的降凝劑綜合性能優(yōu)異,在潤(rùn)滑油公司使用2年,已在軍工產(chǎn)品、多家民營(yíng)企業(yè)產(chǎn)品得到規(guī)?;瘧?yīng)用,質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)產(chǎn)降凝劑,性能完全達(dá)到贏創(chuàng)同類產(chǎn)品水平,產(chǎn)品的黏溫性能、剪切性能和低溫性能優(yōu)異。
中國(guó)石化已成功開發(fā)用于工業(yè)油的PMA型黏指劑,在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中增稠能力和抗剪切性能基本達(dá)到贏創(chuàng)等進(jìn)口產(chǎn)品水平,增黏能力優(yōu)于國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品[5]。對(duì)于其他潤(rùn)滑油中使用的不同性能需求的PMA型黏指劑,中國(guó)石化正在進(jìn)行開發(fā)。
目前,中國(guó)石化潤(rùn)滑油公司PMA型降凝劑和黏指劑近3年使用增長(zhǎng)率均在20%以上,全部依賴進(jìn)口,主要采購(gòu)于德國(guó)贏創(chuàng)公司,卡脖子問題突出。自主后產(chǎn)PMA降凝劑和黏指劑有利于打破國(guó)外技術(shù)壟斷,擺脫無核心技術(shù)和產(chǎn)品的現(xiàn)狀,解決對(duì)外過度依賴的局勢(shì),保障和穩(wěn)定潤(rùn)滑油公司PMA型降凝劑和黏指劑需求,有利于潤(rùn)滑油公司產(chǎn)品向中高端升級(jí)[6]。因此,應(yīng)用中國(guó)石化自有技術(shù),打破技術(shù)壟斷,保障供給,建設(shè)自主后產(chǎn)基地是很有必要的。
中國(guó)石化建設(shè)后產(chǎn)基地自主后產(chǎn),不僅可以降低采購(gòu)成本,還進(jìn)一步加強(qiáng)與科研院所合作,加快科研技術(shù)工業(yè)化,使?jié)櫥吞砑觿┖螽a(chǎn)技術(shù)由試驗(yàn)成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)化后產(chǎn)創(chuàng)造項(xiàng)目平臺(tái),實(shí)現(xiàn)中國(guó)石化利益最大化。
中國(guó)石化PMA型添加劑具有成熟穩(wěn)定的工藝路線,將其轉(zhuǎn)化為規(guī)?;螽a(chǎn),建設(shè)PMA后產(chǎn)基地,用以替代進(jìn)口的降凝劑和黏指劑,將不僅有效降低采購(gòu)成本,還能夠提升中國(guó)石化的科技實(shí)力,有效解決卡脖子問題。