本申请属于空气压缩机润滑冷却领域，具体涉及一种离心式压缩机油及其制备方法。
背景技术：
：压缩机作为装备制造业的排头兵，在工业生产生活中扮演极其重要的角色。离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机，在离心式压缩机中，高速旋转的叶轮给予气体的离心力作用，以及在扩压通道中给予气体的扩压作用，使气体压力得到提高。离心式空压机具有气量大、运转率高、摩擦件少等明显优势，在大型化工、炼油、制冷等行业有极其广泛的应用。离心式空压机的润滑行业中多采用汽轮机油作为润滑介质。汽轮机油具有较好的抗氧防锈功能，但是在抗乳化、清净性以及使用寿命等方面有所欠缺。离心式空压机工作温度低，空气中带入的水分尝尝无法顺利蒸发排除，日积月累便会形成水分的聚集，不仅会造成油品的乳化，还会对油品的氧化变质起到加速作用。除此之外，机油长期使用过程中逐步氧化、老化产生的酸性物质和氧化沉积物也会对离心机部件产生不良影响。因此常规的汽轮机油无法满足离心式空压机长期润滑的需求。现在市场上专用的长寿命离心式压缩机油多以pao(聚α烯烃)、pag(聚醚)等产品为主，如专利文件cn106433936a公开了一种长寿命喷油回转式空气压缩机油组合物，该组合物虽然可以满足离心式空气压缩机长换油周期的要求，但是存在成本很高，经济性差等问题，很多用户难以接受高换油成本。技术实现要素：为了解决上述问题，本申请提出了一种离心式压缩机油及其制备方法，其中，一种离心式压缩机油，包括如下重量份数的原料：80～100份的基础油和0.01～16份的添加剂，所述基础油包括18～70份的天然气合成油、20～70份的烷基萘基础油。天然气合成油，即gastoliquid，是一种以天然气为原料合成的基础油，合成工艺的工艺基础是费托合成。费托合成是1925年由德国化学家弗朗兹·费歇尔和汉斯·托罗普施所开发的以合成气(一氧化碳和氢气)为原料在催化剂和适当的反应调价下合成液态饱和烃和碳氢化合物的工艺过程，反应过程可概括如下：(2n+1)h2+nco→cnh(2n+2)+nh2o天然气合成油是先将天然气分子部分氧化成一氧化碳和氢气，再通过费托合成法合成液态饱和长链烷烃。天然气是气态的低分子烃和非烃气体，主要成分是甲烷，同时也含有少量的乙烷、丙烷、氮和丁烷组成。与石油相比，天然气具有组成纯净，几乎不含硫、磷及其化合物，储量多，资源广等优势，费托合成的主要产物是碳氢化合物，副产物为碳氧化合物和水，反应相对彻底，易于提纯。由上述工艺合成的天然气合成油具有无硫、无磷、无芳烃，饱和程度高，黏度指数高，黏温特性好，氧化安定性、低温性能优异，挥发性低、抗乳化、抗泡性能好等优势。烷基萘基础油具有极其出色的抗氧化性能，水解安定性，极好的添加剂溶解性和分散性能。有研究标明，烷基萘基础油中富有电子的萘环可以吸收氧，从而中断氧化链的传递，阻止烃的继续氧化，防止氧化的发生。表1中列出了不同类型基础油抗氧化性能比较。由表中的数据可以看出后，烷基萘类基础油与其他基础油相比，具有极其突出的抗氧化性能。富电子的萘环结构同时较强的极性，对极性添加剂具有良好的溶解性和分散性，表2是不同类型基础油的苯胺点的比较，苯胺点高，极性弱，苯胺点低极性强。同时，从表3中的数据得到：与酯类基础油不同，烷基萘的分子结构没有易水解的基团，水解安定性较好。表1、不同类型基础油抗氧化性能比较项目低粘度烷基萘高粘度烷基萘paos己二酸酯多元醇酯100℃运动黏度,mm2/s4.712.45.85.34.3旋转氧弹实验(150℃,621kpa,水,铜)/min1951801770-差式扫描热分析(180℃,3.45mpa)/min60+60+2.55.060+氧化腐蚀试验后总酸值(以氢氧化钾计)/(mg·g-1)0.0920.089-7.11.3表2、不同类型基础油苯胺点比较项目低粘度烷基萘高粘度烷基萘paos合成酯烷基苯ⅰ类基础油100℃运动黏度,mm2/s4.712.45.55.24.24.0苯胺点，℃32901192077.8100表3、不同类型基础油水解安定性能比较项目低粘度烷基萘高粘度烷基萘己二酸酯多元醇酯100℃运动黏度,mm2/s4.712.45.34.3水解后总酸值增加值(以氢氧化钾计)mg/g0.020.020.160.20烷基萘基础油的富电子的萘环结构，与天然气合成油的饱和烷烃结构形成缔结作用，两者相互协同，形成以下结构，既能发挥天然气合成油高度饱和的耐氧化特性，又能兼具烷基萘的强极性。其中n为10～25。本发明以天然气合成油和烷基萘基础油作为基础油组合，具有出色的抗氧化、抗水解性能，能够为离心式压缩机油提供超长的使用寿命；出色的清洁性能、抗磨防锈性能，能够提供全方面保护螺杆机头；出色的添加剂感受性能，提高体系稳定性能。优选地，按重量份数计，所述添加剂包括疏水剂1～3份，高温抗氧剂4～10份，极压抗磨剂0.1～1.5份，腐蚀抑制剂0.01～0.1份，防锈剂0.01～0.5份，破乳剂0.01～0.05份，消泡剂0.01～0.05份。优选地，所述疏水剂为聚异丁烯，所述聚异丁烯为平均分子量为2450的pb2400。pb2400具有优异的疏水性能，显著提高油品的抗/破乳化能力和耐水解能力。优选地，所述高温抗氧剂包括高分子苯酚、烷基化二苯胺、萘胺中的一种或多种；优选地，所述高分子苯酚的分子量为900～1100，烷基化二苯胺中的烷基c原子数为c4～c8，萘胺为n-苯基-α(β)-萘胺。本申请中高温抗氧剂的作用是提高油品的抗氧化能力，减少油泥、漆膜等有害沉积，抑制黏度增长，延长使用寿命。优选地，所述极压抗磨剂为磷酸酯型抗磨剂，所述磷酸酯型抗磨剂包括苯基亚磷酸酯、苯基硫代磷酸酯中的一种或多种。极压抗磨剂的作用是降低设备磨损，提高低油膜覆盖下油品的抗极压和抗磨能力，减少设备摩擦损伤。优选地，所述腐蚀抑制剂包括苯并三氮唑及其衍生物、噻二唑及其衍生物中的一种或多种，所述防锈剂为有机酸、有机胺或含氮杂环化合物。腐蚀抑制剂的作用是保护设备内的有色金属，包括铜、铝及其合金，减少化学或电化学金属腐蚀。防锈剂的作用是在金属表面形成致密保护膜，防止设备锈蚀。优选地，所述破乳剂为油溶性非离子型表面活性剂，所述油溶性非离子型表面活性剂为环氧乙烷和环氧丙烷的聚合物，所述聚合物的分子量为1500～10000。优选地，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，所述有机硅类消泡剂为硅氧烷类消泡剂，所述硅氧烷类消泡剂的黏度优选50-350cst。另外，本申请还公开了一种上述离心式压缩机油的制备方法，包括：s1：将45～55wt％的天然气合成油、45～55wt％的烷基萘基础油加入到调和釜中进行搅拌，搅拌温度为48～52℃，搅拌速率为90～110r/min；s2：依次加入疏水剂、高温抗氧剂、极压抗磨剂、腐蚀抑制剂、防锈剂及剩下的天然气合成油和烷基萘基础油，继续搅拌1～2h；s3：再依次加入破乳剂和消泡剂，停止加热，继续搅拌并冷却至室温，即得到所述离心式压缩机油。本申请能够带来如下有益效果：本发明提出一种使用寿命超过20000小时的离心式压缩机油。具有如下优势：组分合理，添加剂感受性好，性能稳定；具有极强的耐水能力，抗乳化耐水解，能够有效解决油品的乳化问题；具有出色的高温抗氧化能力，有效抑制油泥、漆膜、胶质等有害沉积物产生，保持设备清洁性；极压抗磨能力好，防锈防腐蚀能力强，用油损耗少，换油周期长，经济性好，满足了离心式压缩机超长使用寿命的要求。具体实施方式以下实施例中一种离心式压缩机油制备方法为：先加入配方总量45～55wt％的天然气合成油和烷基萘基础油加入到调和釜中，开启搅拌，搅拌温度为50℃±2℃，搅拌速度为100±10r/min。保持该温度和搅拌速度，依次加入疏水剂、高温抗氧剂、极压抗磨剂、腐蚀抑制剂、防锈剂及剩下的天然气合成油和烷基萘基础油，继续保持50℃±2℃的搅拌温度，100±10r/min的搅拌速度，搅拌调和1～2小时。然后依次加入破乳剂、消泡剂。关闭加热，搅拌冷却至室温。整个调和过程的搅拌时间不低于3小时。即得本发明的离心式压缩机油。调和完成后，用过滤精度不大于5μm的过滤系统过滤2-3次，方可灌装成品。具体的实施条件如下：实施例1样品成分原料名称含量(kg)生产商天然气合成油gtl42018shell烷基萘基础油synesstic570exxonmobil疏水剂pb24001daelim高温抗氧剂ethanox471610sigroup极压抗磨剂irgafos1680.1basf腐蚀抑制剂cuvan4840.1vanderbilt防锈剂vanluberi-a0.5vanderbilt破乳剂lz59570.01lubrizol消泡剂lz8880.05lubrizol实施例2样品成分原料名称含量(kg)生产商天然气合成油gtl42070shell烷基萘基础油synesstic1220exxonmobil疏水剂pb24003daelim高温抗氧剂vanlube9614vanderbilt极压抗磨剂1irgalube2320.5basf极压抗磨剂2irgalubetppt1basf腐蚀抑制剂cuvan8260.01vanderbilt防锈剂irgalube3490.01basf破乳剂lz59570.05lubrizol消泡剂lz8880.01lubrizol实施例3样品成分原料名称含量(kg)生产商天然气合成油gtl43055shell烷基萘基础油synesstic545exxonmobil疏水剂pb24002daelim高温抗氧剂vanlube4076vanderbilt极压抗磨剂irgafos1681basf腐蚀抑制剂1cuvan4840.03vanderbilt腐蚀抑制剂2cuvan8260.04vanderbilt防锈剂1vanlube6010.05vanderbilt防锈剂2irgalube3490.15basf破乳剂lz59570.02lubrizol消泡剂lz8880.03lubrizol实施例4样品成分原料名称含量(kg)生产商天然气合成油gtl43055shell烷基萘基础油synesstic545exxonmobil疏水剂pb24002daelim高温抗氧剂vanlube4076vanderbilt极压抗磨剂irgafos1681basf腐蚀抑制剂cuvan4840.03vanderbilt防锈剂1vanlube6010.05vanderbilt防锈剂2irgalube3490.05basf防锈剂3sarkosylo0.2basf破乳剂lz59570.02lubrizol消泡剂lz8880.03lubrizol实施例5样品成分原料名称含量(kg)生产商天然气合成油gtl42068.49shell烷基萘基础油na-lubekr-007a20king疏水剂pb24001daelim高温抗氧剂1irganoxl575basf高温抗氧剂2irganoxl1155basf极压抗磨剂durad220x0.1chemtura腐蚀抑制剂cuvan3030.1vanderbilt防锈剂vanluberi-a0.25vanderbilt破乳剂lz59570.05lubrizol消泡剂lz8880.01lubrizol实施例6样品成分原料名称含量(kg)生产商天然气合成油gtl42038.59shell烷基萘基础油na-lubekr-007a50king疏水剂pb24003daelim高温抗氧剂1vanlube4073vanderbilt高温抗氧剂2vanlubebhc4vanderbilt极压抗磨剂irgalube3491.0basf腐蚀抑制剂cuvan4850.05vanderbilt防锈剂vanluberi-g0.3vanderbilt破乳剂lz59570.03lubrizol消泡剂lz8880.03lubrizol实施例7样品成分原料名称含量(kg)生产商天然气合成油gtl42019.42shell烷基萘基础油na-lubekr-007a70king疏水剂pb24003daelim高温抗氧剂1vanlube4072vanderbilt高温抗氧剂2irganoxl1152basf极压抗磨剂irgalube3491.5basf腐蚀抑制剂cuvan3030.01vanderbilt防锈剂vanluberi-g0.01vanderbilt破乳剂lz59570.01lubrizol消泡剂lz8880.05lubrizol对比例1对比例2对比例3对比例3与实施例5的区别在于，对比例3中将天然气合成油替换为cn106433936a中的apiii/iii加氢基础油，其他成分以及各成分的含量均不变。实施例8：表征本实施例中的表征手段如下表所示：表征实验方法概述：1.运动黏度：gb/t265-88石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法，在某一恒定的温度下，测定一定体积的液体在重力下流过一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时间，粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积，即为该温度下测定液体的运动黏度。2.闪点：gb/t-3536-2008石油产品闪点和燃点测定克利夫兰开口杯法，将试样装入试验杯至规定的刻度线，先迅速升高试样的温度，当接近闪点时再缓慢地以恒定的速率升温。在规定的温度间隔，用一个小的试验火焰扫过试验杯，使试验火焰引起试样页面上部蒸汽闪火的最低温度即为闪点。3.蒸发损失：参考noack蒸发损失sh/t0059-1996：试样与蒸发损失测定仪中，在250℃和恒定的压力下加热1h，蒸发出的油蒸汽由空气携带出去。根据加热前后试样质量之差测定试样的蒸发损失。为了更贴近离心式空压机的工作情况，本发明评定蒸发损失依据上述实验方法对实验温度和实验时间做出调整，分别调整为120℃、3h和200℃，3h。4.抗乳化：gb/t7305-2003石油和合成液水分离性能测定法，在量筒中装入40ml试样和40ml蒸馏水，并在54℃或82℃下搅拌5min，记录乳化液分离所需的时间，精制30min或60min后，如果乳化液没有完全分离，或乳化层没有减少为3ml或更少，则记录此时油层(或合成液)、水层和乳化层的体积。本发明讨论的是离心式空气压缩机油，并以isovg32黏度级别为例，故而试验温度选择54℃。5.总酸值：gb/t7304-2014石油产品酸值的测定点位滴定法，将试样溶解在滴定试剂中，以氢氧化钾异丙醇标准溶液为滴定剂进行点位滴定，所用的电极对为玻璃指示电极与参与电极或者复合电极。手动绘制或自动绘制电位mv对应滴定体积的电位滴定曲线，并将明显的突跃点作为终点，如果没有明显突跃点则以相应的新配水性酸或碱缓冲溶液的电位值作为滴定终点。6.水解安定性：beverage-bottle法，又称饮料瓶实验法，将75g油样和25g水的混合物盛放在耐压的饮料瓶中，向其中投入打磨光亮的铜片作为水解催化剂，加盖密封后置于特定的水解安定性试验箱内，在93℃下饮料瓶头尾相接旋转48h。实验结束后，将体系冷却至室温，过滤分离油-水混合物，测定油相酸值、黏度，水层总酸度以及铜片的质量变化。本发明实验结果评定以油相酸值为依据。7.空气释放性能：sh/t0308-2004润滑油空气释放值测定法，将试样加热到25,50或75℃，通过对试样吹入过量的压缩空气，使试样剧烈搅动，空气在试样中形成小气泡，即雾沫空气。停气后记录试样中雾沫空气体积减到0.2％的时间。本发明试验温度选择50℃。8.泡沫倾向性/泡沫稳定性：gb/t12579-2002润滑油泡沫特性测定法，试样在24℃时，用恒定流速的空气吹气5min，然后静止10min，在每个周期结束时，分别测定试样中泡沫的体积，取第二份试样，在93.5℃下进行试验，当泡沫消失后，再在24℃下进行重复试验。9.旋转氧弹：sh/t0193-2008润滑油氧化安定性的测定旋转氧弹法，将试样、水和铜催化剂线圈放入一个带盖的玻璃盛样器内，置于装有压力表的氧弹中。氧弹充入620kpa压力的氧气，放入规定的恒温油浴中(汽轮机油150℃，矿物绝缘油140℃)，使其以100r/min的速度与水平面成30°角轴向旋转。试验达到规定的压力降所需的时间(min)即为试样的氧化安定性。本发明试验温度选择150℃。10.差式扫描热分析：在一定高温、高压、氧化条件下，加热容器中的薄膜油样，仪器记录油品的热变化情况。记录油品发生明显放热反应的时间，即氧化诱导时间(oit)。11.氧化腐蚀试验后总酸值：测定油品氧化腐蚀后的总酸值，测定方法为gb/t7304-2014石油产品酸值的测定点位滴定法，将试样溶解在滴定试剂中，以氢氧化钾异丙醇标准溶液为滴定剂进行点位滴定，所用的电极对为玻璃指示电极与参与电极或者复合电极。手动绘制或自动绘制电位mv对应滴定体积的电位滴定曲线，并将明显的突跃点作为终点，如果没有明显突跃点则以相应的新配水性酸或碱缓冲溶液的电位值作为滴定终点。12.铜片腐蚀：gb/t5096-2017石油产品铜片腐蚀试验法，将一块已磨光好的铜片浸没在一定体积的试样中，根据试样的产品类别加热到规定的温度，并保持一定的时间，加热周期结束时，取出铜片，经洗涤后，将其与铜片腐蚀标准色板进行比较，评价铜片变色情况，确定腐蚀级别。本发现采用的实验条件是温度100℃，实验时间3h。13.液相锈蚀：gb/t11143-2008加抑制剂矿物油在水存在下防锈性能试验法，将300ml试样和30ml蒸馏水或合成海水混合，把圆柱形的试验钢棒全部浸在其中，在60℃进行搅拌，建议试验周期为24h，可以根据合同双方的要求，确定适当的试验周期，试验周期结束后观察试验钢棒锈蚀的痕迹和锈蚀的程度。本发明采用的试验周期是24h。表4实施例以及对比例产品性能测试结果从表4中的实验结果来看，本申请的离心式压缩机油在120℃的蒸发损失均不超过0.2，在200℃的蒸发损失不超过3.4；说明本申请中有较少的油品损耗。从本申请中的抗乳化性能指标和水解安定性测试水解后的酸值变化的数据可知本申请中的压缩机油具有较好的抗乳化和耐水解特性。从旋转氧弹测试时间和pdsc差式扫描热分析氧化诱导期时间以及氧化腐蚀试验后的总酸值的数据可知，本申请中的压缩机油具有更长的氧化寿命和更好的沉积物控制能力。实施例5分别与对比例1-3相比较可知，本申请中天然气合成油与烷基萘基础油相结合，产生协同作用；与仅有单一成分相比，即仅有天然气合成油或仅有烷基萘基础油，或者将其替换成其他成分，本申请中的离心式压缩机油的性能较优。另外，本实施例又对产品的使用性能进行测试，如下表5，测试方法为：在两台英格索兰centac型离心式压缩机中分别对本发明实施例5的离心式空压机油和上述对比例1、对比例2以及对比例3的离心式空压机油进行用油试验。运行时间为20000小时，取样检测黏度、酸值、不溶物、抗乳化性能指标变化。表5实施例以及对比例产品使用性能测试结果根据上表5的实验数据可知，本发明实施例与对比例现场用油数据，可得出在离心式压缩机实际运行20000h后，本发明实施例各项指标明显优于对比例的指标，且有较大的性能余量。因此，本发明所述的一种离心式压缩机油可以为离心式压缩机提供超过20000小时的使用寿命。综上所述，本发明提供的一种离心式压缩机油具有以下优点：a)组分合理，添加剂感受性好，性能稳定；b)出色的高温抗氧化能力，有效抑制油泥、漆膜、积碳、胶质等有害沉积物的产生；c)抗磨防锈防腐蚀能力强，保护工件免受损伤，延长设备使用寿命；d)蒸发损失小，用油损耗低；e)使用寿命超过20000小时，换油周期长；f)出色的抗水能力，抗乳化耐水解；g)大大减少离心式压缩机的维护保养费用，经济性好。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。当前第1页12