L-DRB/A8全封閉冷凍機油的研制

牛 豫 王 娟

摘要:通過對產品規格、基礎油、添加劑的研究和壓縮機試驗,研制了L-DRB/A8全封閉冷凍機油。L-DRB/A8全封閉冷凍機油是一種適用于以異丁烷為冷媒的封閉式制冷壓縮機專用潤滑油,具有良好的低溫性、熱-化學穩定性、電絕緣性及潤滑性,與封閉式制冷壓縮機同壽命,能夠滿足封閉式制冷壓縮機運行工況的要求。

關鍵詞:全封閉冷凍機油;異丁烷;壓縮機;二氯二氟甲烷

中圖分類號:TE626.37 文獻標識碼:A

Study on L-DRB/A8 Full-Closed Refrigerator Oil

NIU Yu, WANG Juan

(PetroChina Dushanzi Petrochemical Company, Dushanzi 833600, China)

Abstract:Through the investigation on product specifications, lube base oils and chemical additive packages, L-DRB/A8 full-closed refrigerator oil was prepared. It is one kind of special-purpose lubricating oil for enclosed refrigeration compressor using isobutane as the cold intermediary. The compressor experiment results showed that the lubricating oil possesses excellent low temperature fluidity, chemical stability and thermal stability, electric insulativity and lubricity, with the same life as enclosed refrigeration compressor. L-DRB/A8 full-closed refrigerator oil obtained can meet the requirements of enclosed refrigeration compressor operating mode.

Key words:full-closed refrigerator oil; isobutane; compressor; dichlorodifluoromethane

0 前言

L-DRB/A8全封閉冷凍機油是一種適用于以R600a(異丁烷)為制冷劑的封閉式制冷壓縮機的專用潤滑油,主要是應用于能效比(COP)不低于1.7的高效封閉式制冷壓縮機中,起潤滑、密封、散熱和電絕緣的作用,以提高壓縮機的機械效率和使用可靠性,并與壓縮機同壽命,如家用冰箱的封閉式制冷壓縮機。

封閉式制冷壓縮機是由冷凍機油和壓縮機及電動機置于同一個密封機殼內形成的,除了制造壓縮機的機械材料、裝配質量等因素外,L-DRB/A8全封閉冷凍機油的質量將直接影響封閉式制冷壓縮機的工作質量和使用壽命。因此,L-DRB/A8全封閉冷凍機油不僅要有良好的低溫性、熱-化學穩定性,還要有良好的潤滑性及其他性能,以滿足封閉式制冷壓縮機長壽命運行。

1 L-DRB/A8全封閉冷凍機油試制規格

1.1 同類產品規格

目前,市場銷售的40 ℃運動粘度為8 mm²/s或接近8 mm²/s的全封閉冷凍機油,國內生產廠商的產品尚未見報道,主要是一些國外公司的產品,見表1。

從表1可以看出,國外公司各產品的潤滑性、低溫性、熱-化學穩定性、電絕緣性等性能,由Flex燒結負荷、流動點、絮凝點、密封管試驗、絕緣強度、磷含量、水分等數據做了不同的表示。由于R600a(異丁烷)和R12(CF₂CL₂)的化學性質、化學結構的區別,R600a、R12與全封閉冷凍機油反應的表現不同;R600a與全封閉冷凍機油同為石油產物低分子量的碳氫化合物,有天然的互溶性,在低溫條件下對殘存于油中的蠟、膠質、瀝青質、大分子量的物質沒有絮凝作用,降低油的粘度及其潤滑性,對油的潤滑性影響較大,對油的熱-化學穩定性(菲利普試驗或密封管試驗結果)影響較小;R12雖然與全封閉冷凍機油有良好的互溶性,但在低溫條件下對殘存于油中的蠟、膠質、瀝青質、大分子量的物質有絮凝作用,降低油的粘度,卻因為分子結構CF₂CL₂對油的潤滑性影響較小,化學性質較R600a活潑,對油的熱-化學穩定性(菲利普試驗或密封管試驗結果)影響較大,如密封管試驗顏色不大于5號,因此,在表2中R600a、R12對全封閉冷凍機油同一項目的指標不同。

1.2 試制規格

由于R600a與礦物油天然的互溶性,對潤滑油的兼容性與R12大體一致,但卻不及R12對潤滑油性質的影響和作用,R600a在制冷循環過程中是化學惰性的,使用R12試驗油品的性質相對易于控制產品質量。參照國外公司產品標準及典型數據,結合獨山子石化公司全封閉冷凍機油企業標準和產品生產的實際情況,暫定L-DRB/A8全封閉冷凍機油試制規格,見表2。

表2中絮凝點、化學穩定性的分析測試采用的冷媒是R12,利用R12的化學性質試驗L-DRB/A8全封閉冷凍機油的低溫性和化學穩定性,利于油品性能及組成的評價分析,日常分析測試L-DRB/A8全封閉冷凍機油產品質量相對容易實施。試制規格所規范的L-DRB/A8全封閉冷凍機油具備封閉式制冷壓縮機要求的性能。

2 基礎油生產工藝

選用新疆原油常二線餾分,經糠醛精制、酮苯脫蠟、白土精制后得到MVI60中性油,再通過微生物脫蠟降低其傾點。由于在微生物脫蠟過程中長時間通風氧化,油中殘存的酵母、破乳化劑、水分及其他無機物質,使基礎油的顏色加深,酸值增大,性質發生了變化,需要再次精制,以去除這些有害物質;經過堿精制—白土精制工藝處理后,得到MVIW 60、合成烷基苯的性質見表3?；A油生產工藝見圖1。MVIW60與合成烷基苯調合得基礎油-1、MVIW60經蒸餾得基礎油-2的性質見表3。

從表3可以看出,基礎油-1、基礎油-2的低溫性及粘度、閃點、介電強度等理化性質均符合L-DRB/A8全封閉冷凍機油試制規格的要求,適合做L-DRB/A8全封閉冷凍機油基礎油。

3 添加劑復配

實驗方法選用絮凝點試驗(R12);化學穩定性試驗(R12,250℃);熱穩定性試驗(100、168h、Cu、Fe、Al);四球摩擦試驗;泡沫性試驗;差熱分析(DSC)試驗;油品理化分析檢測數據進行添加劑的復配。

3.1 熱-化學穩定性的改進

選用抗氧劑A、抗氧劑B以不同的量加入到油品中,進行熱穩定性和化學穩定性試驗,結果見表4。

從表4可以看出,抗氧劑A、B適宜的加入量改進了熱-化學穩定性,抗氧劑A和B的適宜加入量為4a和3b。

3.2 潤滑性的改進

在含有抗氧劑A、抗氧劑B的油品中,加入抗磨劑C、抗磨劑D,進行四球摩擦試驗,磨斑(147 N,60 min)、綜合磨損值見表5。

從表5可以看出,抗磨劑C、抗磨劑D沒有影響油品的絮凝點和化學穩定性,在改善油品磨斑(147 N,60 min)、綜合磨損值的同時,并有助于油品熱穩定性的改善;10#樣品的磨斑 (147 N,60 min)、綜合磨損值較好,且熱穩定性較表4中5#樣品的好,因此,確定抗磨劑C和抗磨劑D適宜的加入量為加入量為4c和3d。

3.3 泡沫性的改進

在含有抗氧劑A、抗氧劑B、抗磨劑C、抗磨劑D的油品中,加入抗泡劑E,進行泡沫性試驗,結果見表6。

從表6中可以看出,抗泡劑E的加入改進了泡沫性,抗泡劑E的適宜加入量為2e。

通過對添加劑A、B、C、D、E的復配,改進了油品的熱-化學穩定性、潤滑性、泡沫性,確定了L-DRB/A10全封閉冷凍機油的配伍。

4 L-DRB/A8全封閉冷凍機油的性能

4.1 低溫性

L-DRB/A8全封閉冷凍機油的低溫性見表7。

從表7中可以看出, L-DRB/A8全封閉冷凍機油的傾點、U形管流動性、絮凝點與國外公司市售油相近;表明L-DRB/A8全封閉冷凍機油的低溫性與國外市售油的低溫性相當。

4.2 熱-化學穩定性

L-DRB/A8全封閉冷凍機油的熱-化學穩定性見表8。

從表8中可以看出,化學穩定性(R12、250 ℃)、銅片腐蝕(100 ℃、3 h)的測試結果,L-DRB/A8全封閉冷凍機油與國外公司市售油相當;旋轉氧彈、DSC誘導期、熱穩定性的測試結果,L-DRB/A8全封閉冷凍機油優于國外公司市售油;L-DRB/A8全封閉冷凍機油的熱-化學穩定性優于國外公司市售油。

4.3 潤滑性

L-DRB/A8全封閉冷凍機油四球摩擦磨損試驗測試結果見表9。

從表9中可以看出, L-DRB/A8全封閉冷凍機油的磨斑、綜合磨損值與國外公司市售油相近,潤滑性和國外公司市售油的潤滑性相當。

4.4 泡沫性與其他性能

L-DRB/A8全封閉冷凍機油的泡沫性與其他性能見表10。

從表10中可以看出,L-DRB/A8全封閉冷凍機油的泡沫性、介電強度與國外公司市售油相當;L-DRB/A8全封閉冷凍機油的粘度、折光率、閃點等理化性質數據與國外公司市售油相當。

L-DRB/A8全封閉冷凍機油與國外公司市售油油樣紅外光譜圖見圖2。從紅外光譜圖上看,兩個油樣的基礎油均為烴類;兩個油樣譜圖中吸收峰不同之處,即為兩個油樣組成的相異之處,是不同生產工藝和生產方式所致。

4.5 壓縮機臺架試驗

L-DRB/A8全封閉冷凍機油壓縮機試驗結果見表11。

從表11可以看出,L-DRB/A8全封閉冷凍機油壓縮機試驗結果合格,能夠滿足以R600a為制冷劑的封閉式制冷壓縮機運行要求。

5 結論

(1)用新疆原油加工常二線中性油(MVI60),經微生物脫蠟、堿化學精制、水洗、白土精制得基礎油組分經蒸餾或與烷基苯調合得基礎油,加入適宜的添加劑制得L-DRB/A8全封閉冷凍機油符合試制規格要求。

(2)研制的L-DRB/A8全封閉冷凍機油具有良好的低溫性、熱-化學穩定性、潤滑性及其他性能,能夠滿足R600a封閉式制冷壓縮機運行工況的要求;產品質量與當前國外公司同類型產品質量相當。

(3)L-DRB/A8全封閉冷凍機油試制規格合理,保證了L-DRB/A8全封閉冷凍機油產品質量;產品研制中設計的生產工藝路線可行,產品已經工業化生產。

收稿日期:2009-04-13。

作者簡介:牛豫(1962-),男,高級工程師,1986年畢業于成都理工大學應用化學專業,現從事煉油及其產品技術工作。