润滑脂的可持续性，从生产过程开始

润滑脂行业正在投入大量精力来评估如何在应用中提高润滑脂性能的能源效率，但是用于制造这些润滑脂生产过程的实际可持续性又如何呢？由Nynas AB，Stratco Inc.和Eldon's SA共同开展的一项研究表明，润滑脂生产过程中可以在降低制造成本的同时实现更大的可持续性。

研究发现，把原材料（例如可再生基础油料）、基础油，添加剂和增粘系统进行组合后，这种新型组合的节能特性可以提高润滑脂的可持续性。据研究人员所知，到目前为止还没有人研究过与所用基础油相关的润滑脂制造过程的能耗和可能带来的环境影响。

众所周知，二氧化碳是温室气体排放和全球变暖的主要原因，能源消耗可直接与该气体产生的人为因素有关。据国家润滑脂研究所的年度生产调查得知，锂基润滑脂的制造占去年全球润滑脂产量的72％。锂基润滑脂在制作过程会产生极大的能耗，常规和复合锂基润滑脂的最高蒸煮温度为200至210摄氏度，而磺酸钙复合润滑脂的最高蒸煮温度为175摄氏度，膨润土润滑脂的温度仅高于环境温度。较高的温度意味着更长的生产时间，从而带来更多的能源消耗。

Nynas、Stratco和Eldon在研究中使用加压式润滑脂反应釜测量了工业化生产锂基润滑脂的能耗，并将其与开放式（常压）釜式反应器的能耗进行了比较。Stratco加压式润滑脂反应釜是另一个夹套容器内的夹套容器，外部容器包含一个轴向泵，该泵在嵌套容器之间循环工艺流体。反应物或用于制造润滑脂的材料的周转量为每分钟7至10次。这种高混合速度，加上三倍于传统夹套容器的加热表面，从而带来更高的加热效率。此外，加压操作也有助于控制泡沫和保持排放蒸汽的热量。

试验中所有工艺参数以及用于配制润滑脂的基础油的粘度保持不变。选定的基础油为环烷基油和通常用于制备润滑脂的APIⅠ类油。环烷基油经过加氢处理，其粘度范围较宽（22～600厘斯托克），石蜡油在典型的处理速率下具有包封粘度。在整个研究过程中，必须证明所生产的润滑脂不仅满足上述段落中规定的生产参数，而且还满足商业润滑脂的要求性能特性，这是整个生产过程所需的。

润滑脂的比较

通过比较反应釜中两个石蜡基批次（第2批和第3批）在制造润滑脂过程的影响，压力约为103 cst和218 cst。生产过程中消耗的总能量，包括用于机械操作的电力，如泵送，混合和均质加上加热燃料，都会记录在所有生产阶段：容器加料，蒸煮，冷却或稀释和均质化。每批次的能源消耗转换为标准化的二氧化碳排放量，并对每一批次的节省费用进行评估。为了使这项比较研究更加准确，还评估了每个NLGI 2级成品润滑脂的最终用户所要求的性能特征。本次试验共评估了8批8公吨的批次，选定的基础油ISO粘度等级分别为100和220，因为这些是多用途锂基润滑脂的典型等级。每批次在评估过程中记录生产阶段、时间、温度以及电力和液化石油气的消耗量。最终的润滑脂产品装载有添加剂的反应器，有助于减少肥皂含量并降低蒸煮阶段的氧化风险。

观察在反应釜中蒸煮的批次5,6和7，在批次5和7的情况下，显着较低的增粘剂含量仅与使用具有较高溶解度和较高粘度的环烷油有关。令人惊讶的是，当基础油的平均粘度从100cSt增加到220cSt时，许多性能特征得到改善。（参见表1）在加压式润滑脂反应釜（批次7和8）上，开放式反应釜的生产时间总共增加225分钟。

从研究结果看来，应该注意的是，所有在ISO VG 220的基础油混合物中生产的油脂批次，从在蒸煮阶段的高粘度环烷基础油开始，到用较低粘度的的环烷基油或石蜡基础油结束，均显示出产量有所提高，这意味着以千瓦每千克为基础的能源需求将会降低。无论制造过程如何，都是如此。当在石蜡基上配制油脂时，并未观察到这种效果。实际上，与VG 100相比，ISO VG 220油的能量损失很小，这需要在蒸煮阶段额外增加4％，在完成阶段增加7％。

能源和排放

根据本研究的结果，润滑脂生产过程中消耗的电力仅代表二氧化碳的排放量，可使用世界可持续发展商业理事会（World Business Council for Sustainable Development）的温室气体协议进行解释，该协议适用于当地电力供应商使用的能源。对大多数润滑油脂厂来说，取暖用的燃料是某种矿物燃料。这可能是天然气、液化石油气、柴油、较重的馏出物或系统总能量的一小部分，从12%到16%不等，而加热过程中则需要更多的能量。

高压蒸汽的供应提供了一种独特的能量计算方法，但在这种情况下，还需要评估蒸汽产生的来源。而对于燃油系统，化石燃料，则根据地区和供应的不同而有所区别，这些来源可以纳入为提高可持续性的因素，例如用于柴油的生物燃料。

为了评估生产阶段的总碳量，试验中对不同批次进行了比较。加压式反应釜中使用ISO 220的混合环烷烷烃基料进行生产作为基准，因为这种润滑脂生产所需的能源最少。

计算二氧化碳平均排放值的方法是测试每千瓦小时使用的LPG燃料以及批量生产期间的电力生产燃料组合（43%的褐煤、37%的柴油、12%的液态天然气和8%的可再生能源）的排放量，通过对不同的试验批次进行比较，以评价生产阶段的整体碳量。而之所以在加压式反应釜中使用混合的环烷烃-石蜡基料ISO 220（第7批）的生产作为基准，是因为这在能源需求方面显示的结果中为总体最低。

通过比较具有相同基础油粘度的批次，可以看出，对于具有ISO VG 220油的油脂，通过从开放式反应釜中的石蜡基础油转换为加压式反应釜中的链烷烃-环烷基油混合物，可以减少35.2％的二氧化碳总体排放量。类似地，对于ISO VG 100基础油，在加压式反应釜中链烷烃 - 环烷基油混合物的组合则可减少41.6％的二氧化碳排放量。

从每年每千吨产量的每吨绝对值来看，与石蜡基础油相比，开放式和加压式反应釜工艺之间的二氧化碳排放量每年可减少18至20吨，与环烷基油相比，则为23至25吨油。

长远看来，将8吨批量的ISO VG 100石蜡基油脂与开放式反应釜中的ISO VG 220环烷烃-石蜡混合物放在加压式反应釜中进行比较，可以节省1,800公里的现代乘用车行程的等效排放量。在一个集装箱内生产80个180公斤桶装的油脂，相当于抵消了从鹿特丹到新加坡的海运费用。

最后研究结果表明，在开放式反应釜中用ISO VG 100基础油制成的润滑脂是8种不同组合中表现最差的。 能源消耗和二氧化碳排放量比一些更有效的方案高出30%以上。这部分是因为使用了高极性和高粘度的基础油来提高实际收率，以及在加压过程中获得更高的传热和传质速率。