加氫裂化尾油對酮苯脫蠟生產(chǎn)中的影響分析

劉樹華 王鑫華

摘要:通過對中國石油大連石化分公司加氫裂化尾油進行酮苯脫蠟試驗,考察了加氫裂化尾油通過酮苯脫蠟工藝生產(chǎn)石蠟及高品質(zhì)基礎(chǔ)油的可行性。試驗結(jié)果表明:經(jīng)適當?shù)墓に囌{(diào)整,加氫裂化尾油可以通過酮苯脫蠟脫油得到質(zhì)量較好的脫蠟油和脫油蠟,脫蠟油可作為潤滑油基礎(chǔ)油的優(yōu)良調(diào)合組分。

關(guān)鍵詞:加氫裂化尾油;酮苯脫蠟:脫蠟油;脫油蠟

中圖分類號:TE624.53 文獻標識碼:A

Analysis on the Effect of Hydrocracked Tail Oil on Ketone-Benzol Dewaxing Production

LIU Shu-hua, WANG Xin-hua

(PetroChina Dlian Petrochemical Company, Dalian 116032, China)

Abstract:The hydrocracked tail oil from hydrocracker in PetroChina Dalian Petrochemical Company was tested with ketone-benzol dewaxing technology. The feasibility of producing premium base oil and wax from the hydrocracked tail oil was investigated. The test result showed that the premium dewaxing oil and deoiling wax can be obtained under proper process adjustment, and the dewaxing oil can be used as the excellent blending component of lubricating base oil.

Key words:hydrocracked tail oil; ketone-benzol dewaxing; dewaxing oil; deoiling wax

0 前言

大連石化分公司1000萬t/a蒸餾裝置及后序裝置投產(chǎn)運行后,加氫裂化裝置的處理能力為360萬t,由于加氫裂化轉(zhuǎn)化率通常為60%左右,尚有40%左右的未轉(zhuǎn)化產(chǎn)物——加氫裂化尾油,由于加氫尾油經(jīng)過了加氫裂化、加氫飽和、加氫異構(gòu)及環(huán)化等反應(yīng)后,加氫尾油具有飽和烴和蠟含量較高,芳烴、膠質(zhì)以及硫、氮等極性化合物含量低等特點,經(jīng)過脫蠟后脫蠟油具有良好的粘溫性能和氧化安定性能,是生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油理想的原料。

加氫裂化尾油的綜合利用,國內(nèi)外很多廠家做了大量的研究工作,開發(fā)出了許多技術(shù),也取得了較好的經(jīng)濟效益。國外一般利用加氫裂化尾油大部分采用加氫降凝工藝生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油的,同時也有部分采用傳統(tǒng)的“老三套”工藝生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油和石蠟產(chǎn)品。國內(nèi)廠家采用加氫降凝工藝或傳統(tǒng)工藝或兩者結(jié)合方法利用加氫裂化尾油,金陵石化公司南京煉油廠采用加氫降凝—加氫精制串聯(lián)的方法生產(chǎn)出了VHVI75和VHVI100基礎(chǔ)油,收率達到55%～58%,粘度指數(shù)大于100[1];茂名煉油廠采用溶劑脫蠟—白土精制工藝生產(chǎn)變壓器油、汽輪機油、液壓油以及多級內(nèi)燃機油使用的基礎(chǔ)油[2];另外的企業(yè)采用尿素脫蠟工藝生產(chǎn)變壓器油和重液體石蠟[3]。

大連石化分公司作為中國石油的潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)企業(yè),為充分利用企業(yè)內(nèi)部的有限資源,提高加氫尾油的經(jīng)濟附加值,滿足市場需求,開展了加氫裂化尾油為酮苯脫蠟生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油和石蠟的試生產(chǎn),考察了加氫裂化尾油采用酮苯脫蠟工藝生產(chǎn)高品質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油和石蠟的可行性。

1 實驗室研究

1.1 加氫裂化尾油性質(zhì)

委托中國石油大連潤滑油研發(fā)中心于2008年8月15日和2008年8月22日,采集了大連石化分公司的加氫裂化尾油樣1及加氫裂化尾油2(以下簡稱加氫尾油),對兩個加氫尾油樣品在試驗室中進行酮苯脫蠟試驗,并對試驗得到的潤滑油基礎(chǔ)油進行性質(zhì)分析,試驗結(jié)果見表1。由表1可見,試驗所選樣品硫含量均低于5.0 μg/g,蠟含量均高于15.0%,由于加氫裂化裝置操作轉(zhuǎn)化率不同及分餾塔操作條件不同,在粘度、蠟含量和凝點等方面略有不同。

1.2 工藝條件

結(jié)合酮苯脫蠟裝置、糠醛精制裝置和白土補充精制裝置的工藝條件,根據(jù)大連石化分公司加氫尾油的性質(zhì),參考國內(nèi)利用加氫尾油生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油的主要工藝條件,模擬實際生產(chǎn)工況,確定了本次加氫尾油生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油的工藝條件。

1.2.1 酮苯脫蠟試驗工藝條件

甲苯∶丁酮=40∶60(v/v);劑油比∶3.5∶1.0(v/v) ; 一次溶劑比:0.5∶1.0(v/v)。

二次溶劑比:1.3∶1.0(v/v);三次溶劑比:1.7∶1.0(v/v);過濾溫度:-20 ℃。

1.2.2 糠醛精制試驗工藝條件

劑油比:2.0∶1.0(v/v);新鮮溶劑1次萃取;精制溫度:95～100 ℃;精制時間:30 min。

1.2.3 白土補充精制試驗工藝條件

白土與基礎(chǔ)油混合溫度為:80～90 ℃;精制溫度為(100±5) ℃;精制時間為:30 min;白土加入量為3.0%。

1.3 實驗結(jié)果討論

在上述工藝條件下,以加氫尾油為原料,依次進行了酮苯脫蠟試驗、糠醛精制試驗和白土補充精制試驗,試驗結(jié)果見表2,基礎(chǔ)油API分類見表3,從表2可見,加氫尾油1生產(chǎn)的基礎(chǔ)油粘度指數(shù)為109,飽和烴含量大于90%,旋轉(zhuǎn)氧彈為337 min,硫含量小于5 μg/g,可以滿足APIⅡ類基礎(chǔ)油的要求;加氫尾油2生產(chǎn)的基礎(chǔ)油的粘度指數(shù)為128、飽和烴含量大于90%、硫含量小于5 μg/g,滿足APIⅢ類基礎(chǔ)油的要求。但是在傾點、蒸發(fā)損失和旋轉(zhuǎn)氧彈等方面同潤滑油基礎(chǔ)油指標有一定的差距,需要在加氫裂化裝置工藝條件控制,酮苯脫蠟、糠醛精制和白土補充精制工藝條件優(yōu)化等方面繼續(xù)開展工作。

2 工業(yè)試生產(chǎn)

參考大連潤滑油研發(fā)中心實驗結(jié)果,2008年于10月22日開始加氫裂化尾油試生產(chǎn)潤滑油試煉工作。試煉工作共進行兩次。

第一次工業(yè)試生產(chǎn)加氫裂化尾油編號為生產(chǎn)1,第二次工業(yè)試生產(chǎn)加氫裂化尾油編號為生產(chǎn)2,其性質(zhì)見表4,從表4加氫裂化尾油分析數(shù)據(jù)來看,第一次工業(yè)試生產(chǎn)的原料2%~97%餾程范圍較寬為148 ℃,原料蠟含量較高為43.52%,從粘度和餾分看,相當于減一線到減三線的混合油。第二次工業(yè)試生產(chǎn)原料餾分2%~97%溫度在128 ℃,比第一次工業(yè)試生產(chǎn)的原料餾分窄20 ℃左右,原料中含蠟量減少25.69個百分點。在經(jīng)過了試生產(chǎn)的必要準備后,開始了兩次工業(yè)試生產(chǎn),工藝條件見表5,各餾分油收率見表6。

3 試煉總結(jié)分析

3.1 原料性質(zhì)

(1)由于兩次加工的原料是全餾分油未經(jīng)過切割。原料餾分2%~97%溫度范圍寬(在123～148 ℃),餾分寬造成蠟結(jié)晶顆粒小、蠟餅粘、易堵塞濾布、過濾速度減慢、濾機失效快、蠟表面油豆多的不利影響。

(2)實際蠟收率在6%~11%,蠟中低凝蠟較多,造成蠟收率低、蠟回收負荷小。增加酮比,過濾速度相對提高,但油收率下降。

(3)從表4原料成績看,生產(chǎn)2與生產(chǎn)1加氫裂化尾油相比,運動粘度(100 ℃)變小、密度(20 ℃)變小、蠟含量17.69%比上次43.52%下降25.69個百分點,2%~97%餾程范圍比試生產(chǎn)1窄20 ℃。因為原料性質(zhì)發(fā)生變化,尤其是蠟量減少可降低冷凍負荷和過濾機負荷,餾分變窄了對蠟結(jié)晶有利,油豆明顯減少,提高了過濾速度,提高了油收率,可見原料性質(zhì)對生產(chǎn)的影響較大。

3.2 產(chǎn)品加工量和收率

生產(chǎn)1和生產(chǎn)2加工量和收率對比,見下圖1~圖3。

從圖1看出生產(chǎn)2由于原料性質(zhì)好,加工量達到700 t/d以上。如果增開冷凍機,加工量可提高4~5 m3/h。

生產(chǎn)2的去蠟油收率提高很大,平均去蠟油收率60.55%,比首次49.63%提高了10.92個百分點。 原因是原料性質(zhì)的變化,較重組分減少。生產(chǎn)2的濾機蠟膏含油量比生產(chǎn)1下降,說明油的拔出率比生產(chǎn)1提高。如果能改善蠟的結(jié)晶狀況,油收率有提高的潛力。

生產(chǎn)2平均蠟收率為10.84%,比生產(chǎn)1提高了2.01百分點,蠟收率提高原因是原料性質(zhì)變化重組分減少。從蠟的熔點看, 生產(chǎn)2料蠟熔點在60~61 ℃之間比生產(chǎn)1料熔點降低了,說明高熔點蠟減少,相對蠟收率提高。其次生產(chǎn)2將脫蠟濾機進料溫度降低了3~5 ℃,有利于提高蠟收率。

3.3 產(chǎn)品質(zhì)量

3.3.1 脫蠟油產(chǎn)品質(zhì)量

生產(chǎn)1、生產(chǎn)2脫蠟油成品罐性質(zhì)見表7。

由表7酮苯脫蠟油性質(zhì)可以看出,脫蠟油的凝點合格,生產(chǎn)1粘度指數(shù)128;生產(chǎn)2粘度指數(shù)132,飽和烴含量96%,達到了APIⅢ類基礎(chǔ)油的要求。

3.3.2 脫油蠟產(chǎn)品質(zhì)量

生產(chǎn)1、生產(chǎn)2蠟罐性質(zhì)見表8。

生產(chǎn)1的蠟含油量1.27%,熔點63.5 ℃,生產(chǎn)2的蠟含油量0.98%,熔點60.20 ℃,由于是原料性質(zhì)發(fā)生的變化,生產(chǎn)2料蠟含油、熔點均下降。以加氫裂化尾油為原料經(jīng)過溶劑脫蠟工藝,生產(chǎn)的蠟料質(zhì)量完全符合要求,酮苯裝置有能力加工加氫裂化尾油。

3.4 加氫裂化尾油與餾分油比較情況及裝置生產(chǎn)中的經(jīng)濟指標對比

3.4.1 原料性質(zhì)對比

加氫裂化尾油與大慶餾分油原料性質(zhì)比較分析,見表9。

從表9看加氫裂化尾油的粘度與150SN接近,2%餾分是100SN和150SN之間,密度比100SN輕,97%餾分比150SN高,餾程范圍比150SN寬71 ℃。

從加氫裂化尾油原料性質(zhì)看與減一、二線料接近,下面是加氫裂化尾油與近期同樣是連續(xù)生產(chǎn)周期為四天的減一、二線料的各項參數(shù)對比比較。

3.4.2 油蠟收率對比分析

100SN和150SN的油蠟綜合收率與加氫裂化尾油作比較,見圖4、圖5。

從圖4、圖5看加氫裂化尾油的油收率平均在60.55%,比150SN高3~4個百分點,但受原料性質(zhì)影響,生產(chǎn)1的油收率平均在50.2%。減一線和減二線的蠟收率接近,加氫裂化尾油的蠟收率低,原因是蠟中低凝蠟較多。

3.4.3 過濾速度(見圖6)

從圖6可以看出加氫裂化尾油過濾速度較慢,只是加工減二線時過濾速度(開三臺濾機,無液面狀態(tài)下)和加工減一線時過濾速度(開兩臺濾機滿負荷狀態(tài)下)的1/2和1/3。由于過濾速度的制約,所以生產(chǎn)加氫裂化尾油時,加工量要比生產(chǎn)減一線和減二線時少。在下次試生產(chǎn)中,嘗試添加助濾劑,提高過濾速度。

3.4.4 能耗對比(見圖7、圖8)

生產(chǎn)1蒸汽單耗比100SN高0.15 t/t;生產(chǎn)2蒸汽單耗比100SN高0.2 t/t,蒸汽單耗高原因是生產(chǎn)加氫裂化尾油時需將濾液循環(huán)溶劑停用,加入新溶劑,溶劑比高。

3.4.5 產(chǎn)品質(zhì)量

加氫裂化尾油經(jīng)酮苯脫蠟脫油和糠醛精制的產(chǎn)品性質(zhì)列入表10(編號為HVIHB),同表列出減一線、減二線餾分油經(jīng)酮苯脫蠟脫油和糠醛精制的精制油性質(zhì)。

從表10看出減一線、減二線餾分油經(jīng)酮苯脫蠟脫油后脫蠟油粘度指數(shù)一般在100左右,達到APIⅡ類基礎(chǔ)油的要求, HVIHB基礎(chǔ)油飽和烴含量高、硫含量低、粘度指數(shù)高,達到133屬于APIⅢ類基礎(chǔ)油,比減一、二線糠醛精制油粘度指數(shù)高30。但蒸發(fā)損失和紫外吸收值高?？梢酝ㄟ^加氫裂化工藝調(diào)整:提高初餾點溫度減少輕組分或者通過蒸餾分餾切割來減少蒸發(fā)損失?？梢酝ㄟ^增加糠醛和白土比工藝參數(shù)的調(diào)整,減少紫外吸收值。

加氫裂化尾油生產(chǎn)的蠟產(chǎn)品列入表11,由表11可見,尾油蠟的熔點62.10 ℃,含油0.84%達到半精煉蠟質(zhì)量標準。

3.4.6 加工量處理能力

生產(chǎn)加氫裂化尾油受脫蠟濾機過濾速度影響,加工量在700 t/d,裝置負荷率在77.8%左右。裝置在滿負荷工況下生產(chǎn)減一、二線料加工量在950 t/d,比生產(chǎn)加氫裂化尾油處理能力高26%左右。

4 結(jié)論

(1)加氫裂化尾油能夠使用酮苯脫蠟裝置生產(chǎn)粘溫性能優(yōu)異的APIⅢ類基礎(chǔ)油和專用蠟產(chǎn)品;

(2)加氫裂化尾油餾分范圍能控制在90 ℃以下,2%溫度控制在370 ℃以上,對操作生產(chǎn)更加有利,提高油蠟收率;

(3)加氫裂化尾油酮苯脫蠟過程中過濾速度慢,可以嘗試采用添加脫蠟助濾劑,提高過濾速度;

(4)蠟收率低,蠟回收系統(tǒng)負荷小;

(5)汽單耗高,比100SNA料高0.2 t/t,合單位能耗15.2千克標油/噸;

(6)HVIHB基礎(chǔ)油蒸發(fā)損失高可以通過加氫裂化工藝調(diào)整解決;

(7)HVIHB基礎(chǔ)油紫外吸收值高通過糠醛、白土精制工藝參調(diào)整來解決;

(8)如果將加氫裂化尾油進行餾分切割,酮苯脫蠟脫油可處理加氫裂化尾油28萬t/a,可生產(chǎn)出APIⅢ～Ⅳ類基礎(chǔ)油16萬t/a左右。

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收稿日期:2009-03-18。

作者簡介:劉樹華(1963-),男,2003年畢業(yè)于大連廣播電視大學行政管理專業(yè),現(xiàn)在從事煉油加工技術(shù)工作。