燃料油與潤滑油(上)-道達爾潤滑油有限公司 莊瑞仁

2007-06-05

道達爾潤滑油有限公司
台灣資深工程師 莊瑞仁

 

前言

燃料油通指用以產生動力或熱量的可燃體，如汽車所用的汽油；貨車所用的柴油；電廠或船舶所用的重油。本文探討的主題是針對重質燃油，而非一般汽柴油。

引擎—不論二衝程或四衝程引擎，因為現實環境的需要與科技的進步，設計上越來越精簡，體積也越來越小，但輸出功率卻反而越來越高，同時，引擎機油的消耗也因設計上的改良越來越節省，如anti-polish ring 或 lubricator的設計。

眾所週知，全球石油的庫存量約僅剩40年（就已開採的油田分析），雖然替代能源持續在研發（如GTO, GAS TO OIL），但人類並沒有因此而減少對石油的依賴，特別是汽油的需求。因為要提供全球對汽油或輕質石油產品的急切需求，石油煉製廠不斷的改進製程，以提高輕質產品的產能。

但相對的，燃料油（或重質燃油）的品質卻也因此而更加惡化。劣質的燃料油不但會影響燃燒的品質- 如引燃性差, 後燃現象等，亦因內含更多不純的污染物—如cat-fines 或Vanadium & Sodium，皆會導致設備快速的磨損並影響潤滑油應有的特性。

 

從原油到燃料油

在談及燃料油相關議題前，應先探討石油的煉製。首先，針對部分專有名詞作以下定義：

1. 原油提煉（Crude oil refining）： 指的是提煉一系列可用的石油聯產品，產品從氣體到基礎油，甚至塔底油（或稱燃料油）。

2. 直餾式煉製（Straight run refining）： 煉製過程僅應用常壓蒸餾塔與真空蒸餾塔以蒸餾方法取得輕質產品。各個輕質產品皆以物理分離方式處理 (依沸點不同而分離)，所以各輕質油品的化學結構沒有被破壞。

3. 二次煉製（Secondary refining）： 為提高輕質產品的產量，利用進一步的煉製過程，取得更多量的輕質產品，此煉製的方法包括有熱裂解和觸媒裂解兩種，其方法會改變石油組成的化學結構。

 

煉製過程非本文主題，故僅就概念說明，有興趣者可自行參考相關資料或日後再另闢章節說明。(圖1～圖3) 分別說明不同煉製方法的流程圖，以及燃料油的煉製與摻配流程。



圖1. 直接煉製法的簡易流程圖



圖2. 包含二次煉製法的簡易流程圖



圖3. 燃料油煉製與摻配法的簡易流程圖

 

蒸餾塔底的殘油（或稱塔底油），因為黏度相當高，需經過摻配適當比例低黏度的其他燃料油（如MGO），才能提供市場使用。

二次提煉過程，因為觸媒（Catalyst）的作用，使的更多輕質產品被提煉供市場使用，致使剩餘的殘留油具有下述負面的特性：

1. 密度提高。

2. 在相容性與沉澱性方面,可能會有問題。

3. 堅硬的觸媒微粒（Catalytic fines）會增加。

 

國際標準組織ISO 8217針對燃料油的規範作一系列的要求 - 包含黏度，含硫量等等。(表1). 是TOTAL公司燃料油的規範說明。

表1. TOTAL Marine Residual Fuels


燃料油的特性分析

首先定義常用燃料油名稱：
MGO：組成不含有殘餘油的燃料油
MDO：殘餘油與柴油摻配而成
HFO：具有最高黏度，又稱C油或重油

 

黏度

燃料油黏度一般以溫度50℃為計量標準，單位為CentiStokes，例如燃料油IF 180指的是在50℃的溫度下，黏度最大值不超過180cSt，其中各等級燃料油溫度與黏度的關係，如圖4.所示，當溫度越高，黏度即越小。