高性能潤滑油生產關鍵技術（簡體書）

潤滑油廣泛用於交通、國防、航天等國民經濟各領域，國內外的研究顯示，因潤滑不良造成的經濟損失一般占到GDP的1.5%～2.5%，對國民經濟發展具有重大影響。商業潤滑油依據基礎油的不同，可以分為礦物基潤滑油、合成基潤滑油和生物基潤滑油三大類型。基於節能、環保和長壽命要求，潤滑油和基礎油性能不斷提升。高黏度指數、低黏度、低蒸發損失、良好的低溫性能已成為潤滑油的主要發展方向。
潤滑油中75%～98%是基礎油，其質量很大程度決定潤滑油的性能和成本。由於欠缺高質量基礎油生產技術，導致我國基礎油結構長期失衡，低端API Ⅰ/Ⅱ類基礎油產能比例高達88%，高質量Ⅲ、Ⅳ類［PAO（聚α-烯烴）］基礎油產能僅占6%，遠低於世界平均15%，長期依賴進口，導致產品開發滯後。因此，攻克高質量基礎油生產關鍵技術、開發高端潤滑油產品、全面提升潤滑油生產技術水平是國家重大戰略需求。
基礎油理想組分是C20～C50的長鏈異構烷烴，具有良好的黏溫性能和低溫流動性。傳統技術採用溶劑脫蠟或催化脫蠟對低溫流動性差的長鏈正構烷烴（蠟）進行脫除或裂化，能耗高、收率一般不超過40%、氧化安定性差，只能生產Ⅰ/Ⅱ類基礎油。20世紀90年代，國際上開發了加氫異構技術，可將蠟分子轉化為長鏈異構烷烴，具有降凝幅度大、基礎油收率高和產品氧化安定性好等優點，已成為生產Ⅲ類基礎油的主要手段。21世紀以來，國內也開發出加氫異構生產基礎油技術，具備了加氫異構基礎油生產能力。但是，軍工、航天領域需要超低溫性能、超高黏度指數的特種潤滑油，只有特定結構的合成潤滑油才能滿足要求。國外主要以乙烯齊聚生產的C8～C12長鏈α-烯烴為原料生產PAO。低黏度PAO是市場需求最大的產品，占比80%以上，僅少數公司掌握該技術並不轉讓。國內PAO裝置主要以進口原料間歇法生產中、高黏度產品，副產的低黏度PAO產量低、質量差，市場需求依賴進口。
生物基潤滑油具有無毒、可生物降解、可再生等特性。生物基潤滑油的“低毒性”使其可用於食品、醫藥等特殊行業中的機械潤滑。與國外相比，我國生物基基礎油和潤滑油的技術水平存在明顯差距，市場份額低於潤滑油脂消費量的1%，遠低於西歐、北美等發達國家（超過5%）。突破性能缺陷和制備技術瓶頸、提升我國生物基潤滑油的生產水平意義重大。
國外汽油機油質量標準已發展到GF-6；柴油機油已發展到CK-4和FA-4。我國內燃機油質量標準及其評價技術一直跟隨國外，汽油機油最高規格為SL/GF-3，柴油機油最高規格為CI-4，落後於國外1～2個質量等級，高端產品競爭處於不利局面，急需開發與國際同步的高檔內燃機油產品。
隨著現代工業技術日新月異的發展，新的潤滑油生產技術不斷涌現。高性能潤滑油生產關鍵技術主要包括加氫異構生產Ⅲ類基礎油技術、長鏈α-烯烴聚合制備合成基礎油技術、生物基基礎油生產技術、功能添加劑技術及潤滑油品的生產調和技術等方面。
囿於資料來源，本書主要介紹中國石油天然氣股份有限公司相關科技成果，尤其較系統地闡述了著者團隊在高性能石油基潤滑油基礎油關鍵技術開發、高性能聚α-烯烴合成潤滑油基礎油關鍵技術開發、高性能潤滑油添加劑及高檔內燃機油產品開發等領域的研究成果。具體內容包括優質礦物潤滑油基礎油生產技術、聚α-烯烴合成潤滑油基礎油生產技術、生物基潤滑油基礎油生產技術、高性能潤滑油添加劑技術及高性能內燃機油產品技術。本書所整理的部分技術成果屬於國內外首創，可助力高性能潤滑油產品開發，為高性能潤滑油生產提供技術支持。
本書結合著者團隊在異構脫蠟生產高質量潤滑油基礎油、乙烯齊聚制α-烯烴、α-烯烴聚合制PAO基礎油、發動機油復合劑及油品技術開發等方面多年持續研發的成果和技術資料，涵蓋了著者團隊十多年來國家重點研發計劃項目（2017YFB0306700）、與本項目密切相關的國家“973計劃”項目及國家自然科學基金項目（2013BAEL1B00、2007CB607606、2015BAG04B00、21171056）、中國石油天然氣股份有限公司項目（050414-01、06-03C-02-06、06-03A-01-10、2011B-2704、2013F-1101、2015B-2512、2016E-0703），部分成果獲得省部級以上獎勵二十余項，其中“環烷基稠油生產高端產品技術研究開發與工業化應用”和“高檔系列內燃機油復合劑研制及工業化應用”分獲國家科技進步一、二等獎，“齒輪油極壓抗磨添加劑、復合劑制備技術與工業化應用”獲國家技術發明二等獎，“高檔內燃機油系列產品研制開發與應用”獲國家能源科技進步一等獎，“一種在乙烯齊聚催化劑體系存在下制備1-己烯的方法”獲中國專利優秀獎，包攬了近年潤滑油領域全部國家級科技獎勵，研發水平國內領先。在此基礎上，參閱了大量國內外科技文獻，著重針對高性能潤滑油生產關鍵技術的研究編寫本書，以幫助科研和工程技術人員加深對高性能潤滑油生產這一領域的認知，為高性能潤滑油生產技術的開發提供理論和應用指導。
參加國家重點研發計劃“高性能潤滑油生產關鍵技術攻關及應用”項目的研究人員為本書的部分研究成果付出了辛勤的勞動，包括馬安、米普科、王斯晗、褚洪嶺、湯仲平、徐小紅、張均、許勝、黃正梁、黃雄斌、王俊、李翠琴、李鵬、王林、曲煒、王從新、閻立軍、遲克彬、李夢晨、王騫、於宏悅、謝彬、劉彥峰、郭金濤、王本文、隋曉東、張純慶、袁繼成、孫發民、高善彬、楊曉東、陸雪峰、關旭、趙檀、張亞勝、張學業、劉楓林、姜濤、李文樂、張樂、徐顯明、曲家波、劉龍、王秀繪、蔣巖、王亞麗、於部偉、包雨云、王偉眾、王力博、劉敏、蔡子琦、馬克存、王桂芝、李洪濤、王剛、劉通、曹媛媛、孫恩浩、王玉龍、吳顯軍、何英華、衣學飛、劉麗軍、馮樂剛、王偉、李磊、張海忠、鐘山、李洪平、李陽、李靜、金鵬、金志良、金理力、靳素華、錢多德、徐美娟、馮振文、雷愛蓮、王浩同、師云、邵懷啟、馮連芳、王兆元、範闖、王睿。
本書共六章，由馬安、王斯晗和湯仲平負責全書的統稿、修改和定稿，第一章由馬安、魏朝良、劉中國、王棟、王桂芝等共同撰寫，第二章由馬安、陸雪峰、劉彥峰、遲克彬、謝彬等共同撰寫，第三章由王斯晗、褚洪嶺、王秀繪、王亞麗、曹媛媛、姜濤、王力博、劉通、王玉龍、蔣巖等共同撰寫，第四章由鄒吉軍、張香文、史成香、王俊明等共同撰寫，第五章由湯仲平、薛衛國、劉玉峰、王俊明、安文杰、黃卿、王將兵、鄭來昌、範豐奇等共同撰寫，第六章由湯仲平、汪利平、金理力、徐瑞峰、趙正華、馬國梁等共同撰寫。
中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院郭金濤、鄧旭亮、高善彬、於部偉、霍宏亮、黃付玲、王新苗、於祺、劉玉佩、徐婷婷、牟玉強、李夢晨、於宏悅、沈雨歌、馬鴻鈺、李洪鵬、趙思萌、周一思、倪術榮，中國石油天然氣股份有限公司潤滑油分公司翟月奎、張雪濤、張超、張杰、包冬梅、付代良、劉功德、張勤、王玉玲、黃蕓琪、黃東升、楊曉鈞、劉泉山、李鵬、劉曉磊、李海平、苗新峰、孫大新、周康、王輝、李雁秋、梁依經、李猛、張雪濤、王會娟、王俊明、張卓，華東理工大學米普科，北京化工大學包雨云、蔡子琦，東北石油大學王俊等參與了本書部分內容的編寫。
本書還參考了大量國內外同行撰寫的書籍和論文等資料，在此一並表示衷心的感謝。
由於編寫此書時間較為倉促及高性能潤滑油生產技術的複雜性，更由於著者水平有限，疏漏之處在所難免，請讀者不吝指正。

著者
2022年1月

第一章 緒論 001
第一節　摩擦、磨損與潤滑 002
第二節　潤滑油基礎油及添加劑 003
一、潤滑油基礎油 003
二、潤滑油添加劑 004
第三節　高性能潤滑油技術的發展 006
一、車用潤滑油 006
二、工業潤滑油 011
三、船用潤滑油 014
第四節　“高性能潤滑油生產關鍵技術攻關及應用”項目 015
一、概述 015
二、項目簡介 015
三、項目取得的重要進展及成果 017
第五節　技術展望 021
參考文獻 022

第二章 優質礦物潤滑油基礎油生產技術 025
第一節　主要原料 027
一、減壓餾分油 028
二、加氫裂化尾油 029
三、F-T合成油 030
第二節　典型工藝流程及反應原理 031
一、典型工藝流程 031
二、反應原理 033
第三節　國內外生產技術現狀及最新進展 037
一、Chevron公司IDW技術 037
二、Exxon Mobil公司MSDW技術 038
三、Shell公司XHVI技術 040
四、中國石油化工集團有限公司（中國石化）WSI和RIW技術 040
五、中國石油天然氣股份有限公司（中國石油）PIC技術 041
第四節　發展趨勢 055
一、分子篩材料 055
二、催化劑制備 055
三、工藝 056
參考文獻 056

第三章 聚α-烯烴合成潤滑油基礎油生產技術 059
第一節　長鏈α-烯烴生產技術 061
一、國外傳統乙烯齊聚技術 062
二、國內乙烯齊聚技術突破 070
第二節　PAO基礎油生產技術 080
一、國外PAO基礎油技術 081
二、國內PAO基礎油技術突破 086
第三節　技術發展趨勢 103
參考文獻 103

第四章 生物基潤滑油生產技術 107
第一節　生物基潤滑油基礎油的生產技術 109
一、植物油基潤滑油基礎油的生產技術 109
二、動物油脂基潤滑油基礎油的生產技術 117
三、微生物油基潤滑油基礎油的生產技術 118
四、木質纖維素基潤滑油基礎油的生產技術 121
第二節　生物基潤滑油的特點及應用 123
一、生物基潤滑油的理化性能 123
二、生物基潤滑油的應用 127
第三節　生物基潤滑油的發展趨勢 133
參考文獻 135

第五章 高性能潤滑油添加劑技術 139
第一節　沉積物控制添加劑 141
一、清凈劑 141
二、無灰分散劑 147
三、抗氧抗腐劑 155
四、無灰抗氧劑 160
第二節　黏度控制添加劑 166
一、黏度指數改進劑 166
二、降凝劑 175
第三節　成膜添加劑 178
一、極壓抗磨劑 178
二、有機摩擦改進劑 188
第四節　其他類型添加劑 192
一、腐蝕抑制劑和防銹劑 193
二、表面活性劑 198
三、抗泡劑 199
四、可生物降解或“綠色”潤滑油添加劑 201
參考文獻 202

第六章 高性能內燃機油產品技術 209
第一節　發動機油發展概述 210
一、汽油機油主要性能指標 210
二、重負荷柴油機油發展趨勢 212
第二節　SN/GF-5汽油機油開發 213
一、評價方法 213
二、主要原材料 214
三、研發及測試 215
第三節　SP/GF-6汽油機油開發 231
一、實驗室模擬評價方法簡介 231
二、研發及測試 232
第四節　柴油機油技術要求 253
一、重負荷柴油機油的技術難點 253
二、重負荷柴油機油的性能要求 254
三、我國重負荷柴油機油的現狀 256
第五節　新一代CI-4柴油機油的開發 256
一、高溫清凈性策略研究 257
二、煙炱分散性策略研究 258
三、抑制煙炱引起的磨損策略研究 261
四、產品綜合性能評定 264
第六節　CJ-4柴油機油的開發 266
一、低灰分配方清凈性策略研究 268
二、低SAPS油品的抗磨策略研究 270
三、低SAPS油品的抗氧化策略研究 271
四、低SAPS油品的煙炱分散策略研究 274
五、低SAPS油品的綜合性能研究 274
六、總結 275
參考文獻 276

索引 277