炼油技术的发展
现代炼油技术的发展推动着润滑油的进步，20世纪50年代，炼油技术以溶剂精制(solvent-refining)为主，生产出来的基础油属于API-I类。虽然这种方式炼出来的基础油在今天已经处于落后的境地，但是在当时属于技术上的进步。 20世纪7、80年代，加氢技术开始发展，预示着现代炼油技术的巨大进步。加氢处理(hydroprocessing)，尤其是是加氢裂化(hydrocracking)，制造API-II类油，性质上比API-I类油更稳定，低温性能更好。 1993年以后，加氢异构化炼油技术(hydroisomerization)取得了长足发展，使用当代加氢异构化技术生产的API-III类油，性能已经非常接近PAO(目前最常见的合成油之一)，但是价格比PAO低的多，而且可以大批量生产。由于性能非常接近，1999年，美国商业优化局(the Better Business Bureau)下的广告部裁决，API-III类油在市场上可标示为合成油。 API-III类油和PAO （类油）性能对比 API-IV类油为PAO(polyalphaolefins)，属于合成油，长期以来，PAO有着矿物油难以企及的优点，比如黏度指数(VI：viscosityindex)高，低倾点(pour point)，氧化安定性(oxidationstability)好。 黏度指数高 意味着温度变化时，油的黏度稳定、变化小。 倾点低 低温下流动性好，可以在更低温度下使用、冷启动保护。 氧化安定性好 更耐高温、使用时间更长。 而当代加氢处理技术的到来，是炼油技术的巨大突破，使用加氢异构技术生产的III类油，性能接近PAO，某些方面还超过PAO，包括：添加剂溶解(additive solubility)得更好，润滑性(lubricity)，抗磨能力(antiwear)，这些特性都是润滑的重要方面。而黏度指数、倾点、氧化安定性则接近PAO，也就是说PAO在这几个方面比III类油有优势：倾点(Pourpoint)，冷启动性能(Coldcrank property)，挥发度(NOACKVolatility)，氧化安定性(OxidationStability)，下面我们对这几项性能分别进行对比。 倾点 |倾点是润滑油的一项重要性能指标，是润滑油的一项重要低温指标。III类油和PAO比起来，倾点上确实有差距，但是使用降凝剂(pour point depressant)可以显著减少这种差距。 降凝剂可以大大降低倾点，例如，使用API-II类油调配的汽轮机油，在纯基础油的状态下，API-II类油的倾点是-12°C，使用降凝剂可以把倾点降到-36°C。而使用降凝剂，III类油倾点可以降到-45°C甚至更低。 另一个方面，PAO制成润滑油的过程中，会加入一些添加剂，这些添加剂对PAO的倾点有所影响，总体来说，III类油制成的润滑油在倾点上接近PAO，同样可以在严寒条件下使用。 冷启动性能 |冷启动性能主要考察润滑油在机器低温启动的条件下，表现出来的黏度特性，使用冷启动模拟器CCS(ColdCrank Simulator)，试验方法ASTM D5293。实验中，两组对照油分别是：黏度均为4 cSt的 PAO、API-III类油。选择这两组油作为对比，是因为它们的黏度指数比较接近。 相同的黏度指数意味着在温度变化时，这两组油的黏度应该同样稳定。本实验设定两个测试温度：-25℃和-30℃，实验对比结果如下： 从实验结果来看，II类油低温下的粘度性能明显不如III类油和PAO稳定，PAO和III类油较接近，但PAO的低温粘度性能更稳定一些。 挥发率 使用Noack法测试挥发率，试验方法ASTM D5800，实验结果现实，III类油的挥发度和PAO接近，PAO比III类油挥发率略低，III类油则甩开II类油一大截。 氧化安定性 氧化安定性和高温稳定性是合成油最为显著的优势之一。有良好的氧化安定性和高温稳定性，润滑油可以使用更长时间。不饱和烃和芳香烃含量高，油的稳定性就差，III类油经过深度精制，脱掉了大量的杂质，芳烃含量不到1%，因此高温氧化安定性得到了提高。PAO的稳定性则主要受石蜡的残留量影响。 对比四种液压油的氧化安定性 下面是四种不同类型基础油调配的液压油(同种添加剂类型)，黏度为ISO 32，通用氧化测试，试验方法ASTM D4871，测试温度170℃。对比四种液压油的氧化安定性： 图中的实验结果来自于通用氧化实验Universal Oxidation Test (ASTM D4871)，对比了当油的酸值(酸值能体现润滑油的氧化程度)达到2.0时，润滑油的使用小时数。时间越短说明油变质越快。 润滑油未来趋势 未来的润滑油趋势：随着催化加氢技术的进步，未来的精炼方式会提炼出更好的基础油，杂质更少、挥发率更低、使用时间更长。 还有一个趋势值得关注，就是使用天然气制作合成油(GTL：Gas to Fluids)。这类合成油的制取技术是费托合成(Fischer-Tropsch)，这类合成油的黏度指数高于PAO，具有节能、长效等诸多优点，是未来车用油和工业油的理想基础油，目前已经有这类合成油上市。 其它技术也在发展，例如尝试新型的PAO制取方式，使得传统PAO的性能得到改善，但是价格因素是PAO合成油不得不面对的现实问题：制取PAO的原料价格依然居高不下，因此有人担忧，随着技术进步，PAO的市场会不会变得“小众化”。而III类油的技术发展导致炼油成本更低，III类油的性能往更高的方向发展，北美的车用油市场上，大量的合成油开始采用III类油。 从技术的角度上来说，III类油的制取技术是现代润滑油技术的一大进步，有了这项技术，润滑油“高端性能、平民价格”不再是梦，高性能润滑油的普及成为了可能。加氢技术的进步和成熟，导致II类油和III类油加速取代I类油，这一点，是设备使用者的福音！
