赵思萌 王玉龙 刘 通 王 波 马克存 张 良

(1 中国石油石油化工研究院大庆化工研究中心，黑龙江 大庆 163714；2 兰州中石油润滑油添加剂有限公司，甘肃 兰州 730060)

合成润滑油的最初用途是为了满足军事上的需要。合成润滑油工艺技术的进步和产品质量的提高以及市场需求的增加，推动了合成润滑油生产技术和商品化的发展。目前，合成润滑油已被广泛用于航空、汽车、机械等领域。当前润滑油市场整体需求增速已趋于放缓，但合成润滑油在质量稳定性、使用周期、油耗、环保和设备维修等方面具有优势，因此其市场占比仍在逐年增加，发展空间仍在扩大。

常见的合成润滑油主要有聚烯烃类、合成酯类、聚醚类和烷基化芳烃等，聚烯烃类约占全球合成润滑油市场份额的45%[1]，也是增长幅度最大、应用最广的合成油。目前聚烯烃合成润滑油主要有：聚α-烯烃合成润滑油(PAO)和聚乙烯合成润滑油两大类。

PAO是由α-烯烃经催化聚合加氢得到的、具有规整结构的烷烃低聚物，其中由茂金属催化聚合得到的PAO一般称为mPAO，由煤制烯烃合成的PAO称为煤基PAO。PAO与传统矿物润滑油相比，具有黏温性能、氧化安定性和低温流动性好，蒸发损失低等优势，是目前综合性能最为理想的润滑油基础油，在国防、高端制造、民用工业中具有不可替代的作用。

另一类聚烯烃合成润滑油是由乙烯在催化剂作用下，直接聚合得到的乙烯衍生新材料——聚乙烯润滑油基础油。聚乙烯润滑油基础油在色度、黏度指数、闪点、倾点、酸值和蒸发损失等性能方面，优于同黏度等级条件下的PAO，具有良好的抗氧化安定性和流动性，且不含硫、氮等杂质，黏度易于控制，产品相对分子质量分布窄[2]。

1 国内外聚烯烃润滑油市场和产能概况

目前国内外的聚烯烃润滑油产品主要为PAO，还没有聚乙烯润滑油的工业化商品生产。

全球PAO市场需求量较大，预计2025年将达到820 kt。而在产能方面，据kline咨询公司统计，全球PAO产能约为1 Mt/a，但实际产量约为670 kt，其中低黏度PAO约为440 kt，中高黏度约为230 kt。埃克森美孚(ExxonMobil)、英力士(Ineos)、雪佛龙菲利浦(Chevron Philips)和朗盛(Lanxess)4家公司的产能约占全球总产能的90%。

生产PAO的原料大多为采用乙烯齐聚得到的C8～C10线性α-烯烃(LAO)，其中1-癸烯的应用最为广泛。但由于1-癸烯的市场供给不足，PAO产量增长缓慢。全球1-癸烯的供给主要集中在英力士、雪佛龙菲利浦、壳牌(Shell)、沙索(Sasol)、日本出光和三菱化学(Mitsubishi Chemical)等公司。英国石油、法国石油研究院(IFP)、中国石油、中国石化等也均有这方面的专利技术。

用于合成PAO的催化剂主要有AlCl3、BF3、茂金属和离子液体催化剂等[3-6]。BF3催化剂因制备低黏度PAO时的高选择性等优势，仍作为目前低黏度PAO生产的主要催化剂在使用。茂金属催化剂主要用于制备高黏度和超高黏度PAO，因催化活性高、产物相对分子质量分布窄等优势，成为近年来的热点。2010年，埃克森美孚最先推出了茂金属催化合成的mPAO产品[7-8]，并于2014年在德克萨斯州贝城投建了50 kt/a的mPAO工厂。接着，雪佛龙菲利普、英力士、日本出光(Idemitsu)、科聚亚(Chemtura)和英国石油(BP)等公司也利用自己的技术生产mPAO，且全球mPAO的生产也主要集中在这几家公司。

我国在合成润滑油的研发和生产方面与国外相比还有一定的差距，主要体现在原料选择、催化剂种类、生产工艺以及产品质量等方面[9]。国内早先生产PAO的企业大都采用石蜡裂解的α-烯烃为原料，产品质量不稳定，主要使用AlCl3为催化剂，降低了PAO的氧化安定性，另外有些产物没有进行充分加氢处理，导致产物的综合性能不高。目前，国内所用原料多为高纯度1-癸烯，但主要依靠进口，这也增加了PAO的生产成本。在催化剂和工艺的选择上，国内大多采用传统的工艺技术，只在助催化剂和溶剂方面略有不同。同时在mPAO合成开发方面也比较落后，近几年有关单位才开发了具有自主知识产权的mPAO生产技术并建有mPAO中试装置。国内目前合成润滑油占比不到1%，但增速较快。在国内供应的PAO中，约有90%以上依赖于进口，其中低黏度PAO用量最大。

2 国内聚烯烃润滑油企业生产现状

2.1 民营企业PAO生产技术进展

(1)沈阳奥吉娜化工有限公司

2004年沈阳奥吉娜化工有限公司被国家发展改革委员会批准为“中国全合成油(PAO，聚α-烯烃)生产基地”，并于2006年采用自主开发的PAO生产技术承建了国内第一个产能为20 kt/a的民企PAO生产基地。该生产基地所用原料主要来源于中国石油兰州石化公司的石蜡裂解法癸烯，纯度较低，生产的PAO质量不高，因而没有竞争力。

(2)沈阳市宏城精细化工厂

2008年，沈阳市宏城精细化工厂采用AlCl3催化聚合工艺生产中高黏度的PAO，产品供应中国石化润滑油有限公司等国内市场，并先后出口德国、日本、韩国、俄罗斯、东南亚等国家与地区。

2011年，该厂开发出了脂肪醇制α-烯烃专利技术，能够生产C8～C14系列及混合线性α-烯烃(LAO)，质量达到了国际标准，同时开发出BF3催化体系聚合等工艺，实现了中低黏度系列PAO的稳产量产。

目前该厂依托抚顺军用油生产基地进行LAO和PAO的生产，PAO生产装置设计规模为5 kt/a，利用自产LAO可生产PAO2～PAO100系列产品，产品收率达85%以上。

(3)上海孚科狮化工科技有限公司

上海孚科狮化工科技有限公司采用自有技术和高压加氢工艺，在其南京化学工业园3 kt/a装置上实现了低黏度至超高黏度PAO工业化生产。为满足市场需求，该公司在南京和南通分别投建两座PAO生产基地，总产能50 kt/a，生产PAO2～PAO100系列产品。该公司先期采用国产1-癸烯为原料，产品质量有一定差距，后期采用进口高纯1-癸烯。但是该公司目前由于各种因素制约，已处于“休眠”状态。

(4)上海纳克润滑技术有限公司

2008年4月，上海纳克润滑技术有限公司利用自主专利技术在上海投建的5 kt/a高黏度PAO装置投入运行，可生产PAO10～PAO100系列产品，产品注册商标“Sinosyn”。2015年起产品陆续出口北美、欧洲、东南亚等多地。

2014年6月，该公司采用传统的路易斯酸催化体系和进口原料，在上海浦东建成了一期产能达25 kt/a的现代化新工厂，其中含24 kt/a的PAO和1 kt/a的烷基萘，可生产PAO40、PAO100和PAO150产品。2018年调整为5 kt/a的PAO、7 kt/a的mPAO和10 kt/a烷基萘。

2018年5月，该公司与神华宁夏煤业集团有限责任公司合作，利用煤制α-烯烃，成功生产出超高黏度mPAO产品NacoFlow®V1000和V600，并已投入下游应用，该产品可以完美替代传统黏度指数改进剂，并通过了美国国家卫生基金会(NSF)H1级认证。双方还计划以神华宁夏煤业集团有限责任公司4 000 kt/a煤制油的混合烯烃为原料，将合资建设100 kt/a煤基PAO项目。

2.2 国有企业PAO产业项目进展

(1)中国石油低黏度PAO连续化生产项目

原兰州炼油化工总厂2 kt/a合成油装置建于1987年，2011年装置扩能改造至10 kt/a，可生产PAO2、PAO4等7个品种[10]。2017年6月该装置随企业转制重组到兰州中石油润滑油添加剂有限公司。

2019年，兰州中石油润滑油添加剂有限公司与中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院大庆化工研究中心合作，对该套装置进一步改造，实施国家“低黏度PAO基础油清洁生产成套技术开发与产业化示范”项目。2020年12月，该项目在新改造的工业装置上成功生产出低黏度PAO系列产品，成为国内首个采用连续生产工艺进行工业生产PAO的成功范例。

(2)中国石化茂名全链条PAO生产技术项目

2019年6月，中国石化完成了“茂金属PAO中试工艺包开发”项目[11]，该项目以mPAO小试研究数据为基础，开发了以1-辛烯为原料生产规模为3 kt/a的mPAO中试装置工艺包。2020年9月，该项目的中试装置及配套设施通过了环评并在中国石油化工股份有限公司茂名分公司(以下简称茂名分公司)开工建设。

2021年6—7月，茂名分公司50 kt/a LAO装置以及12 kt/a PAO装置也分别投产，成功生产出原料LAO以及低黏度PAO系列产品，实现了PAO从基础原材料到产品的全链条技术国产化。

(3)山西潞安化工集团煤基PAO项目

山西潞安化工集团2013年9月与上海纳克润滑技术有限公司组建合资公司，在山西投建15 kt/a的PAO新工厂，并以自产煤制α-烯烃生产出了PAO150和PAO200，商品品牌SmartSyn，成为全球第一家生产高黏度煤基PAO的企业。后期因上海纳克润滑技术有限公司资金紧张，山西潞安化工集团收购了对方50%的合资公司股权。

2017年11月，山西潞安化工集团采用与中科院上海高等研究院合作研发的茂金属催化合成低黏度mPAO专利技术[12]和自产煤制α-烯烃，投建全球首例煤基、国内首套茂金属催化剂生产低黏度mPAO示范装置，可生产3 kt/a 4个黏度等级(4、6、8、10)的mPAO。该装置于2019年9月建成，并完成了工艺参数及原辅料消耗数据的验证与采集。

2.3 聚乙烯合成润滑油生产技术进展

(1)南京中科康润新材料有限公司

南京中科康润新材料有限公司依托中科院上海有机化学研究所开发的乙烯直接催化聚合制聚乙烯合成油技术，于2019年在南京投建30 kt/a聚乙烯合成油产业化项目。该项目一期建设3 kt/a的含LPE40(2 250 t/a)、LPE4(750 t/a)两种高低黏度的LPE全自动生产线，并于2021年10月工程试产。该生产项目以二氯甲烷为反应溶剂，采用固定床连续加氢工艺，溶剂易于回收利用，“三废”少，生产成本低，乙烯转化率可高达95%。

(2)江苏奥克化学有限公司

江苏奥克化学有限公司与中山大学高海洋教授签订了“催化乙烯齐聚制备高性能烯烃润滑油”技术开发委托合同，所用技术无需加氢处理，即可得到饱和的高支化低相对分子质量聚烯烃润滑油，工艺路线更加简单[13]。他们完成了百吨级间歇式中试，产品合格率可达99%，收率在97%以上，并准备进行千吨级中试实验，已于2021年开展万吨级规模化生产的准备工作。

3 国产聚烯烃基础油产业发展分析

目前，中国润滑油行业已向高品质、高端化发展。高端润滑油产品需求的增加、润滑油升级换代的加速，带动了聚烯烃润滑油的快速增长，其市场发展潜力巨大。

近年来部分民营企业看到了市场机遇，已进军聚烯烃润滑油领域，但受原料来源、装置规模、技术经验、产品质量等因素影响，其所占市场份额相对有限。这些民营企业的创业者大多为高新技术人才，对市场商机敏感，对技术转化信心十足，并且融资、投资等资金来源广，在建设周期上时间短、进度快。但这些民营企业在厂址选择上易受到地方政策的影响；在建设程序、生产管理和装置操作上，缺少相对成熟的综合性化工管理经验和专业技术经验；企业相对分散、产能较小、产业链短，在规模上不具优势；在资金债务、疫情、贸易危机等情况下，市场抗风险能力弱。

国内早期PAO生产企业多为国企，但受观念、程序和政策等影响，技术和产品开发速度相对缓慢，成果转化周期较长。目前国企也在进行观念转变，如中石油兰州润滑油添加剂有限公司近年树立“服务+品牌+技术”营销策略，向民企学习和对标，不断提升客户体验，探索新的原料来源，持续提升国产PAO品质。而中国石化也在PAO项目推进中，发挥央企集团优势，组建生产、科研、销售等多部门跨专业联合团队，开展协同创新研究，开创了产品“代理制销售模式”和“边开工、边调整、边销售”的新模式。

国内现有PAO的生产规模普遍较小，大多低于20 kt/a。同时，国内1-癸烯等原料供应不足，这也限制PAO产业规模的进一步扩大。

我国煤炭资源丰富，煤化工的发展使得煤制油生产α-烯烃成为现实。采用煤制α-烯烃生产PAO，拓展了原料来源，且成本较低。经粗略估算，国内现有煤化工企业的产能中，可分离出的α-烯烃原料能够生产出约600 kt/a的低黏度PAO[14-15]。不过煤制油中α-烯烃的分离与精制技术还需进一步深入研究，以降低其分离成本[16]。

我国乙烯产能逐年增加，但产能利用率逐年下降。聚乙烯润滑油的国内原料来源和工艺路线均在技术上可行，但从装置区选址上更需要考虑靠近原料产地，以方便采用管道运输，从而在安全管理、经济成本和技术操作上更具有优势。另外聚乙烯润滑油基础油作为一个新的品种，尤其是在高端和特种润滑油领域的应用，需要一个市场接纳的过程和考验。

4 结语

国内聚烯烃润滑油基础油有着巨大的市场空间和发展潜力，如何尽快解决原料来源是重点，国内乙烯齐聚制备α-烯烃技术，主要掌握在中国石油和中国石化，他们也是国内乙烯产业大户，可凭自身优势加快α-烯烃技术开发转化进程。如中国石油可充分利用其“石油和化工行业线型α-烯烃产业技术创新中心”的优势，加快推进1-癸烯等后续α-烯烃成套技术的产业化。

煤制α-烯烃生产PAO具有很大的竞争潜力，加快煤制油中α-烯烃分离与精制技术的研发，可降低成本，增强竞争力。

乙烯直接生产聚乙烯基础油，可直接跨越乙烯齐聚制α-烯烃，是一条经济便捷的工艺路线，石油石化企业具有原料和技术的优势。

煤基PAO和聚乙烯基础油是传统PAO产业的有力竞争者，也将是我国聚烯烃合成润滑油发展的中国特色。