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淺談基礎油的不確定性

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摘要:介紹一些潤滑油配方開發人員在開發頂級機油時最常提出的與基礎油相關的問題。

隨著市場上可用基礎油類型和數量的不斷增加,潤滑油供應商也在不斷努力來解析不同類型基礎油之間的差異,以便更好地了解基礎油提供的相對性能優勢。潤英聯基礎油采購負責人Giovanni Loizzo介紹了一些潤滑油配方開發人員在開發頂級機油時最常提出的與基礎油相關的問題。
 
基礎油是構成潤滑油的主要成分,占乘用車或重型車發動機油配方的75%至90%不等。不同基礎油的性質彼此之間差異很大,可對潤滑油性能帶來很大影響。需要使用添加劑來增強基礎油的性能,并為潤滑油提供額外的有利特性,例如,耐磨保護和清凈性。
 
不同基礎油的名稱和特征
 
我們首先會遇到的一些問題是關于如何區分市場上不同基礎油的名稱和特征。
 
為確保在互換使用不同基礎油時不會對發動機油產品的性能帶來不利影響,美國石油學會(API)給基礎油分了五大類。
 
I類油、II類油和III類油——所有從原油中提煉出來的石蠟烴基礎油;加工工藝的精細程度隨著從I類油到到II類油、再到III類油的提高而增加
III類油——也包括合成的基礎油,例如,來自天然氣制油(GTL)、煤制油(CTL)或生物制油(BTL)的液態碳氫化合物
IV類油——特指由乙烯衍生物(烯烴C8/C10/C12)合成的聚α-烯烴(PAO)
V類油——包括所有其他基礎油,如合成酯或聚烷二醇(PAG)以及環烷烴,它們是在常規提煉工藝下從環烷原油中獲得的
 
基于其他特征,如100°C下的運動粘度(KV100)、粘度指數(VI)和加工工藝,其他一些名稱也在基礎油市場上使用:
 
100℃運動黏度——可用來區分“輕質”、“重質”、和“光亮油”,并與基礎油符號相關聯。例如,PAO 4是指100℃運動黏度為4 厘斯的IV類輕質油
SN的含義——根據加工工藝,用符號SN(中性溶劑)來區分I類基礎油。例如,SN150表示100℃運動黏度為5厘斯的I類油
‘Synthetic’ 合成概念——用于區分合成基礎油,如GTL或PAO
‘+’——近來,在API定義范圍之外,具有高VI的基礎油使用 “+”符號標記。例如,II類油+表示VI大于110,III類油+表示VI大于130
 
基礎油的關鍵潤滑性能特性(如抗氧化、揮發性、摩擦力和低溫性能)會從I類油到IV類油的等級提高而改善。只有溶解能力除外,因為該特性會隨飽和烴的增加而降低。
 
基礎油的混合和使用
 
另外一組我們常常聽到的問題是關于基礎油的混合和使用。我們經常被問到,在調配發動機機油時,混合的基礎油會如何變化,以及不同地區間的基礎油消耗為何會不同?
 
性能顯然是選擇基礎油時需要考量的首要標準。例如,頂級機油(如SAE 0W-X機油)要求在高溫和低溫下都提供卓越的靜態和動態黏度性能。這類潤滑油需要使用高品質的基礎油來調配,例如III 類油+和PAO,至少作為校正性溶液使用。
 
對于更低性能的機油,市面上有諸多基礎油選擇。在這些應用中,基礎油的選擇通常受到供應可靠性和總配方成本等考慮因素的影響,并且這些因素可能因地區而異。例如,在過去10年中,在北美中等規格及以下潤滑油已通過II類油調配,而在歐洲,則混合使用了I類油/III類基礎油,這一選擇主要基于不同地區內這些基礎油的供應情況而定。
 
根據API類別和終端應用情況,提供在基礎油之間互換的規則,稱為BOI。例如,潤滑油調和廠在用于OEM車廠認證的裝車油應用中對III類油互換的靈活度有限,而對I類油則有更高的靈活性,例如在用于SAE 20W-X黏度級別的潤滑油配方。
 
更環保的基礎油
 
我們也發現市場對稱為“綠色環保”基礎油(即再生基礎油和生物基礎油)的興趣日益增長。再生基礎油的原料是廢油,通過物理和化學的聯合轉化,將其加工成價值更高的油料。加工出來的產品通常是I類油和II類油。然而,車用潤滑油不斷提高的品質會通過舊油質量反應出來,使得再生基礎油煉廠成為III類油供應的潛在新來源。有III類油+生物基礎油的例子,這類生物基礎油通常由使用甘蔗、大豆和其他可再生農業、海洋和林業材料的工廠而加工所得。
 
這些基礎油的供需量與常規基礎油相比,仍然較小。但是,需求預計會隨著可持續發展驅動因素對基礎油市場的影響不斷增加而增長。
 
市場驅動因素和趨勢
 
最后,我們還收到一些關于影響基礎油市場的關鍵驅動因素和趨勢的問題。
 
基礎油市場受需求驅動因素的影響,這些因素與驅動潤滑油行業發展的因素相同,此外,也受供應因素的驅動,這會很大程度上取決于配備基礎油裝置的設施(如煉油廠或化工廠)的動態影響。
 
在需求趨勢方面,向更高品質基礎油的轉變受到關于潤滑油的燃油經濟性表現、換油期(ODI)和環境排放要求等方面日驅嚴格的要求所推動。
 
從某種程度上說,I類油可能會退出汽車領域,而對 II類油和 III類油的需求應該會繼續增長。
 
在銷量趨勢方面,需求受經濟增長的推動而增加,尤其在亞洲。同時也因更長的換油期(ODI)和電動車(EV)在汽車行業更高的普及率而有所降低,電動車在2030年代可能會比現在帶來更大的影響。
 
在供應趨勢方面,基礎油產能擴張和合理分布受到與燃油裝置相互作用的極大影響,因為每桶原油中只有1%會最終成為基礎油。例如,低硫船用燃料的新法規(IMO 2020)預計將導致基礎油和燃料裝置之間對原料競爭的加劇。這可能意味著I類油工廠更容易受到合理化分布的影響,因為一般來說,I類油工廠的利潤和靈活性都不如II類油工廠。然而,基礎油產能擴張也可能會是機會主義:例如,當一個煉油廠投資于一個大型燃料加氫裂化裝置(FCC)時,它可以獲得原料和技術,而這些原料和技術可用于新的II/III類油工廠。
 
這些需求和供應趨勢已導致基礎油市場短期內供應過剩,盡管在API類別和地區之間存在一些差異。這意味著,一方面,一些終端用戶正選擇使用更高品質的基礎油(即使在技術上沒有必要),這也許是為了提高性能或簡化物流。而另一方面,煉油廠正在將原料,或甚至是基礎油,轉移到燃油生產中,造成質量日益分裂。
 
目前尚不清楚可持續性因素會以多快或多大程度影響基礎油行業當前的供需情況。 
 
然而,考慮到這一大趨勢意味著更環保能源和原料以及更高效工藝技術的更強發展,未來基礎油市場的復雜性可能會比今天更高。
 
 
 
 
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