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合成润滑油的发展趋势

合成润滑油,通俗来讲就是用合成酯或聚烯烃等取代矿物油,再和添加剂调配而得到的润滑油。若矿物油全用酯或聚烯烃取代,便成为全合成润滑油(full-synthetic lubricants),若只有部分取代则称为半合成润滑油(semi-synthetic lubricants)。

目前市面上有很多所谓的全合成油其实并非是真正科学意义上的全合成油,它们大多数只是用深度加工的API Ⅲ类基础油调制的,而真正科学意义上的全合成油应该是以酯或聚烯烃等合成润滑材料为基础而调制的润滑油。

在1999年之前,一般只有以100%的PAO(聚α-烯烃)或合成酯为基础油的润滑油才会在包装上印上“full-synthetic”(全合成)的英文字样。1999年,美孚指控嘉实多不应再在以API Ⅲ类基础油制成的产品上印上“full-synthetic”字样,美国消费者维权机构Better Business Bureau裁定指控不成立,原因是“full-synthetic”在包装上是市场推广用字,而并非科学用字。自此以后,很多润滑油制造商纷纷把他们以API Ⅲ类基础油制成的产品称为全合成油。



全球合成基础油的生产状况


  与矿物油基础油相比,合成基础油的性能因其类型和化学结构的不用而表现出较大的差异,因而可利用不同合成基础油的类型和化学结构生产出各种具有特殊性能要求的润滑油脂。从总体性能而言,合成基础油比矿物基础油具有更好的耐热性能和耐氧化性能、更好的黏温性能。

  目前世界上主要的合成基础油生产公司及其生产的主要基础油见表1。



  合成基础油生产公司有的是大型石油公司,如ExxonMobil、Shell和ICI公司等,也有一些专业公司,如法国的尼科公司(Nyco)。

  在全世界所需的合成润滑油基础油中,PAO约占了45%的份额,有机酯约25%、多元醇酯约10%,磷酸酯类和聚异丁烯(PIB)预计均为5%左右,烷基苯可能小于5%。虽然越来越多的API Ⅲ类及API Ⅲ类矿物基础油在某些油品中部分取代了PAO,但由于PAO优异的高、低温性能及低挥发性等特点,目前在许多油品中仍无可取代。

  据报道,2011年全球PAO的总产量为486.3kt,其中低黏度等级的PAO产量为431.0kt,高黏度等级的PAO产量为55.3kt。全球最大的三个PAO生产厂商分别为Ineos Oligomers公司、ExxonMobil Chemical公司和Chevron Phillips公司,这三大公司在西欧和北美都有生产厂。

  根据2010年全球基础油需求结构的统计分析,2010年全球PAO需求量应为668.0kt,明显处于供不应求的状态。另据预测,从2010年到2020年,全球PAO的需求将以7%的速度增长。


合成润滑油的市场现状及发展趋势


1、合成润滑油的整体市场状况

  据Kline&Co咨询公司报道,2014年全球润滑油(包括工艺油)的总需求量为39.90Mt。其中亚太地区占44%,北美占23%,欧洲占17%,非洲和中东占8%,南美也占8%。

  另据Croda润滑油公司统计,全球全合成润滑油(不包括API Ⅲ类基础油调制的润滑油)占全球润滑油总需求的4%。在这些全合成油中,PAO占42%,酯类油占32%,聚醚占13%,磷酸酯、硅油、聚异丁烯和其他占13%。由此可以计算出2014年世界全合成润滑油的需求量大约为1.6Mt左右。其中PAO大约为0.67Mt,酯类油大约为0.51Mt,聚醚大约为0.21Mt,剩余其他的也大约为0.21Mt。

   Kline&Co咨询公司统计的全球合成和半合成润滑油构成见表2。



  从表2中可以看出,2013年全球合成和半合成油在所有润滑油中的比例已经从2007年的10%上升到了13%,其中工业用油中的比例已经从2007年的10%上升到了13%,其中工业用油所使用的合成和半合成油增长最快,从2007年的8%提升到了12%,增长了50%;消费类车用油从18%提升到了26%;商用车用油从5%上升到了6%。

  根据Kline&Co咨询公司2013年的统计,ExxonMobil公司是世界最大的合成润滑油供应商,它的合成油及半合成油产品占世界总供应量的18%,市场占有率最高。排名靠前的公司还有BP(11%),Shell(9%),Total(5%)和Fuchs(5%)等。



2、合成润滑油在不同地区的发展状况

  据Kline&Co咨询公司报道,虽然目前世界合成润滑和半合成润滑油的消费量大约为3.00Mt/a,但是各个国家的使用率大不相同。这个论断来自于该公司2015年5月发布的咨询报告《全球合成润滑油基础油:市场分析与机遇》。

  不同地区之间的主要区别在于润滑油的质量。在亚太地区,润滑油质量在不同国家之间的差异非常大,这里有非常低端产品的消费市场,也有诸如日本、韩国和澳大利亚等高端产品的消费市场。

  尽管如此,随着该地区许多国家经济的快速增长,在未来几年,亚太地区有望快速超越世界其他地区,成为世界高质量成品润滑油以及合成和半合成基础油最核心的市场之一。

  与此不同的是,北美市场在润滑油消费质量方面已经成熟。与除欧洲以外的世界其他地区相比,北美是世界高质量和低黏度润滑油的最大消费地区。目前,北美和欧洲这两大市场对合成和半合成基础油的需求非常强劲。

  欧洲成品润滑油市场的情况也各不相同,一方面,欧洲的一些国家以世界最严格的环保法规著称,要求车辆应该具有较低的排放和良好的燃油经济性,从而使车辆使用高性能的润滑油品;而另一方面,东欧的许多国家正在大比例消费低,中档润滑油品。

  南美、非洲和中东基本上使用的都是低,中档的润滑油品。

  从全球范围看,2014年合成和全合成润滑油占世界润滑油总需求量的14%。欧洲全合成油或半合成的使用程度最高,也反映出该地区使用的成品润滑油性能水平很高。

  从单个产品种类来看,工业油板块中的金属加工液以及车用油板块中的轿车发动机油(PCMO)使用的全合成和半合成油最多。

   在通常情况下,合成和半合成基础油的表现特点是高性能和高价格,高性能意味着有突出的性能。对轿车发动机油来说,高性能意味着趋向于使用很低黏度级别的发动机油。

  由于日系车在北美和欧洲占有很大的市场份额,所以日本的原机设备制造商目前在装车油和服务用油方面正在推进使用较低黏度的发动机油。符合这些标准的润滑油所使用的基础油在具有较低的挥发性和较高的热氧化安定性的同时,还必须满足黏度级别的要求。这种基础油超越可API Ⅰ类和Ⅱ类基础油的能力,必须采用API Ⅲ类基础油或者PAO。即使这类基础油不作为主要调和组分,至少也要作为修正液。

  对于最高级别的发动机油(0W-20或者0W-16)来说,API Ⅲ类基础油或者PAO的调和比例实际上要达到100%,并且这种产品被默认为合成油产品。

  合成油进入重负荷发动机油市场的速度比较慢,原因有:(1)目前API Ⅱ类基础油足以满足重负荷发动机油(HDMO)的多数技术需要;(2)与超低硫柴油机油、生物柴油机油和排放控制设备的兼容性问题不是用基础油来解决,而是通过加入添加剂来解决;(3)尽管这种情况在未来会有所改变,但是重负荷发动机油市场还没有成为合成润滑油增长的驱动器。

  据Kline公司估计,2014年全球用于成品润滑油合成基础油的总需求量低于3.00Mt。这是因为API Ⅲ类基础油之后的是PAO,合成酯,然后是聚醚,聚异丁烯,磷酸酯和烷基芳烃。

  当API Ⅲ类基础油和PAO主要趋向用于调合车用油的时候,其他类型的合成基础油在工业油领域更容易找到自己的位置。合成润滑油在全球,特别是在亚太地区市场增长的驱动力主要取决于产品的市场推销能力和产品益处的宣传能力。



3、合成油将主导润滑油市场的发展

  据Kline&Co咨询公司的预测,到2023年全球润滑油(不包括工艺油)的需求量将会从2013年的33.5Mt增加到2023年的38.70Mt,合成和半合成润滑油也将从13%的占比提升到18%;消费类车用油将从26%的占比提升到33%,即从9.40Mt增加到10.90Mt;商用车用油将会从6%的占比增加到7%,即从11.90Mt增加到13.90Mt;工业用油也将从12%的占比增加到16%,即从12.20Mt增加到13.90Mt。

  据Kline公司全球市场研究与管理咨询报道,2014年低黏度的SAE 0W-XX轿车发动机油(PCMO)占全球PCMO总需求量的近5%,预计到2023年该级别的发动机油还有望增长到7%以上。

  另外,据Kline公司2015年2月推出的《全球润滑油:市场分析与评估》报告,2014年5W-XX和OW-XX级别的发动机油总共占世界成品润滑油市场的40%。全球轿车发动机润滑油向低黏度级别的持续转移将促使合成油和半合成油的使用率逐渐提高;而反过来看,换油期的延长却抑制了PCMO总销量的进一步增长。

  低黏度轿车发动机油需求的增长主要受以下两个因素驱动:一是低黏度轿车发动机油能提高燃油经济性;另一个是许多原设备制造商(OEM)想最大程度地提高燃油经济性,极力推荐使用低黏度轿车发动机油,并作为其装车油。过去只有在高性能跑车和超豪华轿车中才使用的0W等级的发动机油,现在普通的Toyota Corolla都把0W-20的发动机油作为其装车油。

  此外,计划在2017年~2018年推出的GF-6发动机油升级规格将会使低黏度级别的发动机油产生技术需求。由于0W级别发动机油被列入全合成润滑油目录,并且能够给润滑油供应商、批发商、装车油提供商和零售商带来比传统PCMO更好的收益。从另一个方面看,合成PCMO能够延长发动机油的换油期,这虽然区别于OEM和驾驶员的操作模式以及操作条件,但无论如何,发动机的换油期可以从6个月~12个月延长至18个月~24个月,这样就抑制了PCMO总销量的增加以及需求增长率的上升。

   Kline公司认为,由于政府和OEM的原因,PCMO向0W和较低黏度等级油品转换的趋势还将一直存在。此外,由于发动机技术和螺栓紧固硬件技术(如涡轮增压器和汽油直喷技术)的发展,需要降低排放和提高燃油经济性,这种升级换代也将在驱动合成油市场的发展中起到一定的作用。再者,由于新车辆被计入汽车保有量中,所以合成油的需求也将增加。2013年,全球新增7000多万辆私家车,预计该数字将以年均3%的速度增加,到2023年新增私家车将超过1亿辆。

  合成油市场发展的起因来自于几个不同的方面。在汽车工业方面,原来不同国家的OEM有不同的油品规范,而现在全球在搭建统一的规范平台。因此不管你在哪儿购买汽车,加入的发动机油类型都是一样的。未来合成油的普及将会使品牌商和销售商只关注单个合成油产品的组合即可,而且该产品组合可以从全球市场购买并且使用。


4、中国合成润滑油脂的需求与发展趋势

●中国合成润滑油脂市场的需求特点

  随着中国经济步入“新常态”,中国政府对经济的宏观调控从需求侧的投资、消费和出口“三驾马车”逐渐转向供应侧改革,提出“中国制造2025”,“互联网+”行动计划和“促进大数据发展行动纲要”等创新发展思路。在此次经济转型的过程中,对润滑油行业,特别是合成润滑油脂的发展带来的新的机遇和挑战。

  中国合成润滑油脂的需求特点合成润滑油油脂主要是指通过化学合成的方法制备的润滑油和润滑脂。与一般矿物润滑油脂和天然动植物油脂相比,合成润滑油脂具有优异的综合性能,可满足高负荷、高转速、高真空、高辐射、强氧化介质和低温等环境的使用要求,同时具有较好的润滑性能及长寿等优点。合成润滑油脂已从专门为国防军事工业和特殊行业服务转向以民用市场为主,且应用领域不断拓展,其主要的市场需求特点为:(1)应用领域广,总量小,品种多。合成润滑油脂广泛应用于航空、航天、航海、矿山、冶金、汽车、电子、石化及纺织等国民经济的各个行业。主要应用于对润滑有苛刻要求的高精尖设备以及特种设备上,与矿物油相比,需求总量小,一般只占润滑油总量的1%~2%,但品种繁多;(2)价格范围宽。由于合成润滑油脂的制备和功能需求差异大,因此产品价格范围较宽,差异较大,但普遍高于矿物润滑油;(3)技术服务要求高。用户在选择和使用合成润滑油油脂时,对产品制造商的售前,售中和售后的技术服务要求较高,因此合成润滑油脂提倡专家销售;(4)品牌影响力大。合成润滑油脂的技术水平展现的是润滑油脂品牌的技术实力,是影响用户选择和使用合成润滑油脂的重要因素;(5)需求增长快。随着工业发展和装备水平的提高,以及人们对环保、节能、健康和安全的重视,合成润滑油脂的需求增长较快,其增长率超过矿物润滑油,是极具发展前途的润滑材料。

●中国合成润滑油脂的发展趋势

  虽然合成润滑油脂技术最早应用于军工,但随着民用工业对设备节能、环保和长周期运行的需求,应用范围和应用领域日益扩大,推动了合成润滑油脂的发展,其主要推动力表现在三个方面:(1)法律法规的要求。随着对安全、健康和环保的重视,各个国家都相继出台了相应的法律法规保护安全、健康和环境,要求使用无毒,无害和可生物降解的环境友好润滑剂,只有合成润滑油脂才能满足上述要求;(2)节能和降低成本的需要。由于合成润滑油脂有较长的使用寿命,可以对设备提供长期保护,减少了设备的综合维护费用,降低了成本,提高了产品的竞争力;(3)设备设计变化以及应用的要求。随着设备设计倾向于体积小型化和高功率输出,OEM(原机制造商)厂家将缩小润滑油箱尺寸,将导致润滑油温升增高,循环加快,剪切强度大幅增加,对润滑油的热安定性、氧化安定性以及抗磨性要求不断提高,加速了合成润滑油脂的应用。

  在中国合成润滑油脂市场上,国防军工和特殊装备等对合成润滑油脂的需求是刚性的,属刚性需求。虽然这种需求在国家安全方面有着不可替代的作用,但并不是市场的主流;随着对安全、健康和环保的监管加强,工矿企业对设备节能降耗,安全长周期运行的重视和要求,引导工矿企业使用合成润滑油脂的引导性需求将会成为中国合成润滑油脂市场发展的主流。

  根据中国确立的未来10年产业结构调整策略,在传统的汽车、冶金和水泥等行业以外,合成润滑油脂的应用领域将重点关注航空航天、高速铁路与轨道交通、机器人、风力发电、太阳能等新能源、海洋工程、食品加工及现代农业机械等新兴行业的发展多带来的发展机遇,努力成为中国制造业向中高端发展的参与者与支持者。



风力发电行业亟需合成润滑油


  在2016年11月2日的一次网络研讨会上,根据Kline&Co.的研究数据,2015年全球风电的装机容量突破了433GW,是2004年的9倍,复合年增长率为22.2%。其中中国风电的装机容量为140GW,位居第一,其次是美国。据估计,2015年全球风电行业润滑油的消耗量达到近38kt。

  据Kline&Co.预测,未来5年全球风电装机容量的复合年增长率将会下降到13%,虽远低于过去7年,但仍然保持良好的增长势头。其中中国将在全球实现最高的装机容量增长率,其次是印度。

   Kline&Co.认为,对于齿轮油、液压油和润滑脂的供应商而言,风力发电用润滑油将成为颇具吸引力的市场,尤其是在亚洲地区,因为亚洲风电的增速会高于其他地区,特别是海上风电领域,到2020年,亚洲可能会占到全球海上装机容量的40%,这是一个值得润滑油供应商关注的细分市场。

  对于陆上风电,Kline&Co.预计的形势更为乐观,中国和印度的增长可能会超过预期,因为这两个都是发展中国家,风力需求与日俱增。

  该咨询公司还预计,未来5年内风电润滑油的需求将达到7.4%的复合增长率,虽远低于过去5年的增长率,但仍然非常可观。与其他工业润滑油市场相比,风电润滑油市场仍将颇具吸引力。

   Kline&Co.的能源项目主管Sushmita Dutta表示,就全球而言,在风力发电润滑油需求中,齿轮油约占70%,其次是液压油和润滑脂。她指出,由于延长换油周期的呼声渐增,该行业中合成润滑油的普及率很高,在2015年就已超过80%。对于期望提高合成润滑油销量,并且愿意提供定制产品和服务的公司而言,这是一个极具吸引力的市场。

   Kline&Co.的本次研究主要集中在中国、印度、德国、西班牙和美国,这5个市场的风电装机容量占到了全球装机容量的71%以上;同时本次研究涵盖了英国和丹麦等主要的海上风电市场。


小结


  随着现代工业、交通运输业以及航空工程的不断发展,需要越来越多的能在高温、低温、真空和辐射等苛刻条件下使用的润滑油脂。而矿物润滑油难以满足在苛刻条件下使用的润滑油脂。而矿物润滑油难以满足在苛刻条件和特殊条件下的润滑要求,在苛刻条件和特殊条件下必须采用合成润滑油。

  未来世界润滑油市场需求将在两个趋势之间激烈争夺,一是在制造业蓬勃发展和汽车拥有率不断提升的地区,如亚洲、东欧、南美、非洲和中东等润滑油的需求将会增加;另一个是追求高性能润滑油的北美和西欧等成熟市场将会压缩润滑油的需求数量。尽管未来10年全球润滑油需求总量会出现增长,但是发达国家和地区,如北美和西欧,其润滑油需求数量将不会出现增长,取而代之的将是他们对高品质、高价值产品,如合成油和生物基润滑油需求的增长。

  根据调查,2014年全球润滑油需求量为39.90Mt,未来10年全球润滑油年平均增长率约为1.6%,而合成和半合成润滑油的发展将会非常强劲,预计其年平均增长率将会超过3.8%。其中消费类车用合成油和半合成油占比将会增长27%,商用车用合成油和半合成油占比将会增长17%,工业用合成油和半合成油的占比将会增长33%。