CN102618367B

CN102618367B - 沼气发电燃气轮机的润滑油组合物

Info

Publication number: CN102618367B
Application number: CN 201210061132
Authority: CN
Inventors: 杨茂立; 黄福川; 卢朝霞; 莫宇飞; 梁景; 谢云果; 李宏君; 唐兴中; 粟满荣; 田宗义; 蓝明新
Original assignee: Guangxi University
Current assignee: Guangxi University
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2032-03-09
Also published as: CN102618367A

Abstract

一种沼气发电燃气轮机润滑油组合物，其组分和含量按质量百分比为：抗氧剂0.5～2％、抗磨剂1～3％、防锈剂0.05～0.5％、金属钝化剂0.03～0.1％、清净剂0.05～0.5％、抗泡剂0.003～0.01％、热安定剂0.3～0.4％，余量为合成基础油。本发明的润滑油组合物有优越的高温抗氧化性能，在使用过程中保持性能稳定，延长油品使用寿命；有优越的润滑性能，在低、高温工作环境中，均能提供适宜的油膜厚度及优异的润滑性；含有的复合添加剂使其具有良好的防锈、防腐以及油水分离性能。

Description

沼气发电燃气轮机的润滑油组合物

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机润滑油组合物，尤其是以沼气为燃料的发电燃气轮机润滑油组合物。

背景技术

一般蒸汽轮机都是由燃烧加热产生的蒸汽做功，而燃气轮机是利用燃烧产生的燃气直接做功。由于燃气轮机可以通过提高燃气初温来提高效率，因此燃气轮机具有效率高、重量轻、结构紧凑以及机动灵活等一系列优点而广为人们重视。并且燃气轮机还可以和蒸汽轮机组成联合循环发电厂，进一步提高热效率。

国外的燃气轮机油是随着燃气轮机的发展而发展起来的，20世纪70年代末，燃气轮机迎来了重大的技术进步，它的压缩比最高达到31，工业和船用燃气轮机的燃气初温最高达1200℃左右，航空燃气轮机的燃气初温超过1350℃，其轴承的温度一般在150℃～200℃左右。当燃气轮机减速或关闭时，燃气轮机轴承的冷却空气减少或停止，轴承主要或仅靠润滑油冷却，短时间内润滑油的温度可能达到250℃～300℃，甚至会更高。同时随着燃气进口温度的不断提高，燃气轮机对润滑油质量指标的要求也越来越高，燃气轮机将更强调润滑油的高温抗氧化、抗腐蚀、抗磨损等性能。

燃气轮机润滑油的规格主要是各电力公司制定的，其中SIEMENS公司、ABB阿尔斯通公司、GE公司、三菱重工制定了详细而又苛刻的燃气轮机油质量要求。例如GE公司对轴承环境温度在260℃以上的燃气轮机油有要符合GEK 2568f-02规定，对带齿轮箱的燃气轮机的极压型透平油有要符合GEK 101941A-99的规定，对适用于燃气、蒸汽单轴联合循环的透平油规格要符合GEK 107395-01的规定。

从GE公司的GEK 107395-01的标准要求来看，对于燃气轮机油的闪点、抗泡性及氧化安定性要求提高了，特别是氧化安定性，GE公司不仅提高了对氧化安定性的要求，还增加了改进旋转氧弹的试验(在121℃油温中连续48h通氧气，经过上述处理的油品再进行旋转氧弹试验，结果应不低于非改进试验的85％)。这要求油品中的抗氧剂有较高的分解温度和较低的挥发性，不至于在预处理时分解挥发掉。

另一种比较重要的燃气轮机油规格是三菱重工的标准，其用于轴承环境温度高于250℃的燃气轮机油，从指标要求来看，三菱重工的规格与GEK107395较相似，虽然在氧化时间和旋转氧弹的要求上低于GEK107395，但增加了DRY-TOST试验，在高温抗氧化要求上比GEK107395更严格。因此，对于油品研制来说，提出了更加苛刻的润滑油要求，要非常慎重的选择基础油和抗氧剂类型。

我国燃气轮机的发展起步较晚，虽然仿制过一些中小型的燃气轮机，也与著名的燃气轮机公司合作生产重型燃气轮机。但并没有形成先进燃气轮机自主开发和制造的能力，因此目前我国燃气轮机电厂的大型机组主要还是依靠进口。由于我国燃气轮机发展较慢，因此我国还没有制定用于燃气轮机的润滑油标准，只有个别润滑油公司有企业标准，比如中国石油润滑油公司的燃气轮机油企业标准Q/SH303472。从Q/SH303472中的性能指标来看，该标准与GE公司的GEK101941A较接近。其氧化安定性指标比GE公司标准低.但针对燃气轮机油工作温度高的特点，增加了高温氧化试验，与实际使用有一定的关联性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有良好的抗氧化、抗腐蚀、抗磨损和抗乳化性能的沼气发电燃气轮机的润滑油组合物，该组合物可以很好满足以沼气为燃料的燃气轮机组的润滑需求，确保燃气轮机长期高效运行。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

一种沼气发电燃气轮机润滑油组合物，包括合成基础油和功能添加剂，其组分和含量按质量百分比为：抗氧剂0.5～2％、抗磨剂1～3％、防锈剂0.05～0.5％、金属钝化剂0.03～0.1％、清净剂0.05～0.5％、抗泡剂0.003～0.01％、热安定剂0.3～0.4％，余量为合成基础油。

所述的合成基础油为聚α-烯烃与多元醇酯的混合物；具体的聚α-烯烃(PAO)选用PAO4，而多元醇酯选用季戊四醇酯；混合物中两者的质量比为40～50％∶60～50％。

所述的抗氧剂为2.6-二叔丁基混合酚和烷基二苯胺的混合物，两者的质量比为1∶1～10。

所述的抗氧剂烷基二苯胺包括辛基二苯胺、壬基二苯胺、苯乙基二苯胺、丁基辛基二苯胺或辛基苯乙基二苯胺。

所述的抗磨剂为磷酸三甲酚酯和硫代磷酸胺盐的混合物，两者的质量比为1∶0.1～5。

所述的防锈剂为苯并三氮唑和石油磺酸钠的混合物，两者的质量比为1∶0.1～5。

所述的金属钝化剂为噻二唑衍生物。

所述的清净剂为硫化烷基酚盐，若要保持较强的酸中和能力，可选用高碱值的硫化烷基酚钙。

所述的抗泡剂为甲基硅氧烷混合物或硅珙。

所述润滑油组合物的热安定剂为硫氮杂蒽。

本发明的润滑油组合物有以下优点：1、有优越的高温抗氧化性能，在使用过程中保持性能稳定，延长油品使用寿命；2、优越的润滑性能，在低、高温工作环境中，均能提供适宜的油膜厚度及优异的润滑性；3、含有的复合添加剂，使其具有良好的防锈、防腐以及油水分离性能。

具体实施方式

在实际使用沼气燃气轮机带动发电机进行间歇性(调峰)发电方面，大多数用户因技术条件和成本的限制，一般不会对沼气进行深度净化处理，只是简单用氧化铁进行干法脱硫；用膜分离技术或其它的物理化学方法脱除二氧化碳；用重力沉降法脱水，继而直接用于燃气轮机。因此，燃气含有较多的其他微量成分，客观上和使用天然气和其他石油燃料燃气轮机的工况有较大区别。

通常在压缩天然气和其他烃类气体用于燃气轮机时，压缩机供应气体按要求的流量与压力，维持燃气轮机持续操作。燃气轮机油中的添加剂进到气体中，会在燃气轮机喷嘴上造成炭沉积，限制流量和造成着火。这种类型的沼气燃气轮机机油，主要技术要求就是要克服沼气中的含硫气体、二氧化碳、卤素气体、一氧化碳、氨气以及水分的影响，使沼气燃烧产生的沉积物最小化，保持燃气轮机的清洁工作可靠、安全。燃气轮机润滑油应具有高温抗氧化、抗磨损、防锈、抗腐蚀和抗乳化等特点。考虑到沼气发电燃气轮机润滑油的实际需要，本发明部分参照了沼气发电燃气轮机油Q/SH303 472指标，同时基于气体成分的多样性，新增加了清净性、碱值保持能力、抗热氧化安定和抗乳化等功能。在选用基础油和功能添加剂时，都考虑到由于燃气轮机的润滑油是暴露在较高的温度条件下，尤其是中央轴承和排气末端轴承，必须能经得住极端严峻的应力水平和高温工况。粘度不仅要保持足够的值，以维持恰当的油膜厚度和较好的热氧化安定性，而且本身要有很好的气体释放性，较好粘温性和较高的闪点，以较好的适应高强度的循环使用。由于单一合成油比较难于满足其工况特性，因此本发明从各方面综合考虑采用合成油为基础油，具体采用聚α-烯烃(PAO)和多元醇酯两种合成油进行调合。

以沼气为燃料的燃气轮机的润滑油，除了与石油燃料和天然气的燃气轮机油有相同的抗氧、抗腐蚀、抗磨损的要求外，还应该增加防锈性、抗乳化性，良好的酸控制能力、清净性、和长换油期。在调配添加剂配方时，非常重视添加剂的高温性能的稳定，充分兼顾添加剂之间的协同效应。聚α-烯烃(PAO)对有些添加剂感受性有缺陷，复配的多元醇酯油有效的弥补了这方面的不足，但是高酸性添加剂对多元醇酯油的长期运行不利，因此也要注意添加剂对合成润滑油的感受性和长期运行的影响。

以下表中所列的添加剂组成高性能的润滑油，所用的合成基础油为聚α-烯烃(PAO)与多元醇酯。

实施例1

配方：

组分	含量(质量百分比％)
		2.6-二叔丁基混合酚	0.5
丁基辛基二苯胺	0.8
		磷酸三甲酚酯	1.2
硫代磷酸胺盐	1.6
		苯并三氮唑	0.08
石油磺酸钠	0.26
		噻二唑衍生物	0.08
硫化烷基酚盐	0.5
		甲基硅氧烷混合物	0.002

硫氮杂蒽	0.30
		合成基础油	余量

制备方法为：

将合成基础油聚α-烯烃PAO4与多元醇酯季戊四醇酯加入调配釜，在惰性气体保护下充分搅拌，搅拌加热至40～70℃，半小时后测量其理化指标，根据测量结果调整基础油。其次将复合好的抗氧剂、抗磨剂、防锈剂和金属钝化剂、清净剂、抗泡剂投入调配釜，充分混合搅拌2～5小时后得本发明的润滑油成品。(以下实施例同)。

实施例2

配方：

组分	含量(质量百分比％)
		2.6-二叔丁基混合酚	0.5
丁基辛基二苯胺	1.2
		磷酸三甲酚酯	0.8
硫代磷酸胺盐	2.0
		苯并三氮唑	0.07
石油磺酸钠	0.3
		噻二唑衍生物	0.06
硫化烷基酚盐	0.4
		甲基硅氧烷混合物	0.003
硫氮杂蒽	0.31
		合成基础油	余量

实施例3

组分	含量(质量百分比％)
		2.6-二叔丁基混合酚	0.6
丁基辛基二苯胺	1.4
		磷酸三甲酚酯	0.5
硫代磷酸胺盐	2.2
		苯并三氮唑	0.06
石油磺酸钠	0.25
		噻二唑衍生物	0.05
硫化烷基酚盐	0.2
		甲基硅氧烷混合物	0.005
硫氮杂蒽	0.32
		合成基础油	余量

实施例4

组分	含量(质量百分比％)
		2.6-二叔丁基混合酚	0.6
壬基二苯胺	0.9
		磷酸三甲酚酯	1.2
硫代磷酸胺盐	1.6
		苯并三氮唑	0.05
石油磺酸钠	0.24
		噻二唑衍生物	0.08
硫化烷基酚盐	0.4
		甲基硅氧烷混合物	0.002
硫氮杂蒽	0.33
		合成基础油	余量

实施例5

组分	含量(质量百分比％)
		2.6-二叔丁基混合酚	0.5
壬基二苯胺	1.4
		磷酸三甲酚酯	0.6
硫代磷酸胺盐	1.8
		苯并三氮唑	0.08
石油磺酸钠	0.3
		噻二唑衍生物	0.05
硫化烷基酚盐	0.2
		甲基硅氧烷混合物	0.003
硫氮杂蒽	0.34
		合成基础油	余量

实施例6

组分	含量(质量百分比％)
		2.6-二叔丁基混合酚	0.7
壬基二苯胺	1.3
		磷酸三甲酚酯	0.9
硫代磷酸胺盐	1.6
		苯并三氮唑	0.08
石油磺酸钠	0.32
		噻二唑衍生物	0.04

硫化烷基酚盐	0.08
		甲基硅氧烷混合物	0.004
硫氮杂蒽	0.36
		合成基础油	余量

实施例7

组分	含量(质量百分比％)
		2.6-二叔丁基混合酚	0.6
苯乙基二苯胺	0.8
		磷酸三甲酚酯	0.9
硫代磷酸胺盐	1.8
		苯并三氮唑	0.07
石油磺酸钠	0.3
		噻二唑衍生物	0.07
硫化烷基酚盐	0.25
		甲基硅氧烷混合物	0.002
硫氮杂蒽	0.35
		合成基础油	余量

实施例8

组分	含量(质量百分比％)
		2.6-二叔丁基混合酚	0.5
苯乙基二苯胺	1.3
		磷酸三甲酚酯	0.8
硫代磷酸胺盐	2.0
		苯并三氮唑	0.07
石油磺酸钠	0.35
		噻二唑衍生物	0.06
硫化烷基酚盐	0.15
		甲基硅氧烷混合物	0.004
硫氮杂蒽	0.37

实施例9

组分	含量(质量百分比％)
		2.6-二叔丁基混合酚	0.5
苯乙基二苯胺	1.3
		磷酸三甲酚酯	0.8
硫代磷酸胺盐	2.0

苯并三氮唑	0.07
		石油磺酸钠	0.35
噻二唑衍生物	0.05
		硫化烷基酚盐	0.4
甲基硅氧烷混合物	0.006
		硫氮杂蒽	0.38
合成基础油	余量

实施例10

组分	含量(质量百分比％)
		2.6-二叔丁基混合酚	0.5
辛基苯乙基二苯胺	1.1
		磷酸三甲酚酯	1.2
硫代磷酸胺盐	1.5
		苯并三氮唑	0.05
石油磺酸钠	0.25
		噻二唑衍生物	0.035
硫化烷基酚盐	0.25
		甲基硅氧烷混合物	0.002
硫氮杂蒽	0.39
		合成基础油	余量

具体实施效果参见表1。

表1三个实施例理化性能评价

Claims

1.一种沼气发电燃气轮机润滑油组合物，其特征是组分和含量按质量百分比为：抗氧剂0.5～2%，抗磨剂1～3%，防锈剂0.05～0.5%，金属钝化剂0.03～0.1%，清净剂0.05～0.5%，抗泡剂0.003～0.01%，热安定剂0.3～0.4%，余量为合成基础油；

其中：

合成基础油为聚α-烯烃PAO中的PAO4与季戊四醇酯的混合物；混合物中两者的质量比为40～50%∶60～50%；

抗氧剂为2,6-二叔丁基混合酚和辛基二苯胺或壬基二苯胺或苯乙基二苯胺或丁基辛基二苯胺或辛基苯乙基二苯胺的混合物，两者的质量比为1∶1～10；

抗磨剂为磷酸三甲酚酯和硫代磷酸胺盐的混合物，两者的质量比为1∶0.1～5；

防锈剂为苯并三氮唑和石油磺酸钠的混合物，两者的质量比为1∶0.1～5；

金属钝化剂为噻二唑衍生物；

清净剂为硫化烷基酚盐；

抗泡剂为甲基硅氧烷混合物或硅珙；

热安定剂为硫氮杂蒽。

2.如权利要求1所述的沼气发电燃气轮机润滑油组合物，其特征是清净剂硫化烷基酚盐为高碱值的硫化烷基酚钙。