聚醚对水-乙二醇体系黏度影响的研究

2011年10月润滑油第26卷第5期0ct2011LUBRICATING OILVo|26N05文章编号:10023119(2011)050061404聚醚对水-乙二醇体系黏度影响的研究鱼鲲,李云鹏(中国石化石油化工科学研究院,北京100083)摘要:采用极端顶点混料设计回归分析试验的方法,研究了KE-1-水-乙二醇三元体系黏度和组成的关系,并且推导出了相应的数学模型。通过验证试验结果表明,该数学模型与研究体系的黏度-组成对应关系基本吻合。关键词:水-乙二醇;聚醚;黏度;混料设计中图分类号:TE624.82文献标识码:AStudy on the Effect of Aqueous Polyether on the viscosity of Water-Glycol LiquidYU Kun, LI Yun-pengResearch Institute of Petroleum Processing, SINOPEC, Beijing 100083, ChinaAbstract: The relation between the viscosity and composition of KE-l-water-glycol was studied. The mathematical e-quation of the relation was established by the method of combination designs and regression. The tests results showed thatthe mathematical equation agrees with the relationKey words: water-glycol; polyether; viscosity; combination design0引言变化,从而影响系统的工作。因此研究水溶性增黏近年来随着对生态环境的日益关注以及原油剂对水-乙二醇体系黏度的影响以及增黏剂、水、乙价格的高涨,水基液压液获得了广泛的应用。国二醇的组成与黏度之间的关系,有利于水-乙二醇外自1970年以来,广泛应用于冶金、机器制造、实际的生产和使用。采矿、铸造、塑料加工行业及军事部门。我国自KE-1是最常用的水溶性聚醚增黏剂,试验选1980年以来,随着引进设备的增多和国产设备用用KE-1作为增黏剂进行考察。通过混料设计研油规范化的要求,对水-乙二醇难燃液压液的需究增黏剂一水-乙二醇三元体系基础液的组成和黏求日益增多,尤其是在钢铁企业和机器制造行度的关系,并且得出了计算黏度的回归方程。1实验数据及数据处理水基液体含水量约50%或更高,并且水本身的1.1KE-1对水一乙二醇体系黏度的影响黏度很低,使得水基液体的应用受到限制,因此必须为了考察KE-1的用量单独波动对体系黏度添加增稠剂以提高水溶液的黏度。同时水-乙二醇影响的显著性,设计了单因子试验。试验方案及结难燃液压液在工作中随着水分的蒸发而使黏度发生果见表1。表1KE-1、水、乙二醇单因子试验方案及结果组号试验号(KE-1)x(水)x2(乙二醇)x3v(40℃)/m2·s-1lg0.151.3852中国煤化工②20.200.5CNMHG1.5735BASIC RESEARCH基础研究润滑油2011年第26卷续表组号式验号(KE-1)x1(水)x(乙二醇)x3v(40℃)/mm2·s0.5160.92.20670.250.600.4044.821.6515⑦0.300.40⑧0.400.600.40243.32.3861为了便于处理数据,对黏度数据进行对数处理,bxx产(3)做KE-1组成和lν的关系图,见图1。其中y为三项式xx(x-x)的回归系数。对于本实验中的KE-1水和乙二醇的三元体系,根据混料设计的数学模型可以写为试验指标运动黏度vor与KE-1、水和乙二醇的百分比x、x2、x3之间的三元二次回归方程,见下式b1x1+b2x2+b3x3+b12x1x2+b13x1x3+62312x3+6u1xf+622x2+b33x由于=r)所以上述回归方程可以变换为如下形式的三元一次方程:0.100.150.200.250.300.350.40y=1n=b1x1+b2x2+b3x3+b12x12+b13x1x3KE-1的质量百分比图1KE-1对水-乙二醇体系黏度的影响上式没有常数项与二次项,只有一次项与交互结合图表,可以看出KE-1的增稠能力非常明项显,当KE-1的加量超过0.3时,水-乙二醇体系又由于x3=1-x1-x2,所以上述三元二次回归的黏度有大幅的增长。同时可以看出对不同组成的方程可变为如下的二元二次方程。水-乙二醇体系,KE-1的增稠能力是相当的。=1n=a+b1x1+b2x2+b12x1x2+b1x2+b21.2极端顶点混料设计1.2.1数学模型的建立通过试验和回归分析来确定常量a、系数b1、b2、混料设计是配方试验中最常用的一种手段。在b2、bn、b2数值。配方试验中试验因素为各组分的百分比,而且是无1.2.2极端顶点混料设计因次的,这些因素一般是不独立的,所以往往正交设在实际生产中,KE-1、水和乙二醇的百分比计和均匀设计等常用的用于独立变量的试验设计方即:x1、x2、x是应该有上下界限制的。当KE-1法并不适用。而且混料约束条件决定了配方设计中的加剂量超过3%时,所调制的水-乙二醇溶液的数学模型,不同于一般回归设计中所采用的模型不仅黏度极大,而且KE-1在水-乙二醇中的溶一般情况下混料回归设计的p分量d次多项式解能力也大幅下降,水乙二醇溶液出现混浊现回归方程常采用 Scheffe多项式二次式(d=2)象。而水的加量过高会导致整个产品的倾点过高,同时出于生产成本的考虑,乙二醇的加量也(1)不宜过高。不完全三项式(d=3)对于有上下界约束条件的混料试验,可以采用9=的+b两(2)极端顶点混料设计试验方案。完全三项式(d=3)根据实际的生产情况,KE-1、水、乙二醇加剂=+、下、““专)+x量受到对V中国煤化工KEHCNMHG基础研究_ BASIC RESEARCH鱼鲲等.聚醚对水一乙二醇体系黏度影响的研究63水(x2):0.3≤x2≤0.7图2,由此确定了如表2的实验方案。乙二醇(x3):0.3≤x3≤0.7(1)寻求极端定点入1.00先算出自然因素的最大变程。R=10.40.75(2)寻找编码因素的实际上界b(=1,2,3)由b=min(b-a)R,1}得:0.50b1=min{(0.35-0)/0.4,1}=0.875b2=min(0.7-0.3)/0.40.75b3=min(0.7-0.3)/0.4,1}=0.25(3)确定编码因素的极端顶点根据b(j=1,2,3)的计算值,可以得出编码因100素的4个极端顶点:①(0,1,0)②(0,0,1)③0.500.75100(0.875,0.125,0)④(0.875,0,0.125)将上述4个转换为自然因素下的极端顶点,并且依据4个顶点2极端顶点混料设计试验点分布所确定的边界面,再确定边界面重心及总体重心,见由上述条件设计实验方案及结果见表2。表2极端顶点设计方案及结果因素试验v(40℃)/mm2·s-1计算值v(40℃)/mm2·s-1极端顶点0.70.23590.33.3131.1983.3860.350.3497.10.300.35612.46.417610.6边界面重心02.0050.68562.145670.350.3250.325550.86.311552.00.20.54.8650.20.34.201总体重心0.180.410.4167.534.21269.37通过计算机对上述试验结果进行回归分析,得5.7x(7)到该二元多项式回归方程为选择试验点对上式进行验证试验,试验方案及ln=y=1.706+24.5x1-1.23x2-2.8x2-1.3x2结果见表3。表3验证试验方案及结果试验号(KE-1)x1(水)x(乙二醇)xv(40℃)/m2·s-lv计算值80.050.500.7490.450.508.5277.855130.350.68.8980.10中国煤化工0.100.450.45CNMHG0.82BASIC RESEARCH基础研究中国煤化工CNMHG