加氫工藝技術(shù)生產(chǎn)25#變壓器油*

萬 海，高 云，吳裕輝，賈韌刃，畢慧峰

（1.中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)化工學(xué)院，山東 東營 257061；2.中國石油撫順石化公司石油三廠，遼寧 撫順113001；3.中國石油撫順石化公司技術(shù)發(fā)展處，遼寧 撫順 113008）

加氫工藝技術(shù)生產(chǎn)25#變壓器油*

萬 海1，2，高 云2，吳裕輝2，賈韌刃2，畢慧峰3

（1.中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)化工學(xué)院，山東 東營 257061；2.中國石油撫順石化公司石油三廠，遼寧 撫順113001；3.中國石油撫順石化公司技術(shù)發(fā)展處，遼寧 撫順 113008）

以江蘇常二線油為原料，通過加氫微型試驗(yàn)裝置，篩選出加氫精制催化劑3996、FV-1，將上述2種催化劑按照1︰1（體積比）進(jìn)行組合裝填，進(jìn)行一段加氫法生產(chǎn)25#變壓器油試驗(yàn)取得成功，并經(jīng)過了工業(yè)生產(chǎn)試運(yùn)行。結(jié)果表明，在適宜的操作條件下，可以利用原白油加氫裝置生產(chǎn)出合格的25#變壓器油產(chǎn)品，優(yōu)化了裝置產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高了裝置創(chuàng)效能力。

加氫精制；白土精制；25#變壓器油；工藝技術(shù)

變壓器油是石油的一種分餾產(chǎn)物，它的主要成分是烷烴，環(huán)烷族飽和烴，芳香族不飽和烴等化合物；主要裝在變壓器、電容器、變阻器里，作為絕緣介質(zhì)、消弧和導(dǎo)出熱量之用。根據(jù)變壓器油的工作特點(diǎn)，要求變壓器油具有良好的電氣性能，很強(qiáng)的抗氧化安定性，優(yōu)良的低溫流動性，高溫安全性能和低的酸、堿、硫、灰分等雜質(zhì)含量，因此變壓器油必須是石油餾分進(jìn)行深度精制的產(chǎn)品[1-4]。石油三廠白油裝置對潤滑油類原料具有深度加氫精制能力，為優(yōu)化裝置產(chǎn)品結(jié)構(gòu)提高創(chuàng)效能力，開展了生產(chǎn)變壓器油研究工作。經(jīng)過研究篩選，確定江蘇常二線油具有變壓器油開發(fā)價(jià)值。2007年2月以外購常二線油為原料，在微型裝置進(jìn)行加氫生產(chǎn)工藝和催化劑篩選工作，同年5月在白油裝置進(jìn)行了工業(yè)化試生產(chǎn)，試生產(chǎn)取得了成功，生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)的25#變壓器油。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原料性質(zhì)

常二線油是江蘇中海油瀝青有限公司常減壓裝置生產(chǎn)的常二線油，屬于環(huán)烷基型石油餾分，生產(chǎn)變壓器油較為理想。常二線油分析數(shù)據(jù)見表1。

表1 常二線油分析數(shù)據(jù)Table 1 Analysis data of the 2nd side cut of atmospheric column

從常二線油分析數(shù)據(jù)可看出，油品的粘度和凝點(diǎn)指標(biāo)可滿足變壓器油的質(zhì)量要求，但油品的硫含量達(dá)到2 000 μg/g，色度達(dá)到了3.5號以下；而25#變壓器油分析項(xiàng)目中介質(zhì)損耗因數(shù)、擊穿電壓、界面張力等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)則要求油品中的膠質(zhì)、酸性物質(zhì)等極性物質(zhì)的含量在一個較低的數(shù)值范圍內(nèi)，才能滿足變壓器油的質(zhì)量要求[5]，因此以常二線油做原料，生產(chǎn)變壓器油必須采用加氫精制生產(chǎn)工藝，即必須對原料油進(jìn)行深度的加氫精制，盡可能地除去油中的不安定組分和雜質(zhì)，才能生產(chǎn)出合格的變壓器油。

1.2 實(shí)驗(yàn)研究

在確定采用加氫精制的生產(chǎn)工藝后[6-8]，首先進(jìn)行催化劑技術(shù)調(diào)研工作。經(jīng)過大量技術(shù)調(diào)研，篩選出硫化態(tài)催化劑3996做為加氫精制催化劑，以脫出原料油中的硫、氮、氧等有害組分，由此改善油品的安定性，色度、氣味等指標(biāo)。此外，由于本次試驗(yàn)原料餾分較重，干點(diǎn)超過350℃，且芳烴、多環(huán)芳烴含量較高，會影響產(chǎn)品的抗氧化性能，因此考慮采用FV-1石蠟加氫精制催化劑進(jìn)行脫除芳烴反應(yīng)，使油中的芳烴加氫飽和，以降低加氫生成油中芳烴含量，保證變壓器油具有良好的抗氧化性能。

根據(jù)常二線油硫、氮、氧、芳烴含量和色度等性質(zhì)，在試驗(yàn)過程中，對上述催化劑進(jìn)行不同比例的組合裝填，最終篩選出合適的催化劑種類和裝填比例。常二線油試驗(yàn)條件及結(jié)果見表2。

從表2小試生成油分析數(shù)據(jù)可看出，以常二線油為原料，采用3996、FV-1催化劑進(jìn)行加氫精制，通過對催化劑裝填比例、操作條件的不斷調(diào)整，加氫生成油的質(zhì)量指標(biāo)越來越接近產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，其中第3期加氫生成油的雜質(zhì)分析數(shù)據(jù)基本滿足了25#變壓器油關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

為生產(chǎn)出完全滿足25#變壓器油標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，以第三期加氫生成油為原料，進(jìn)行了減壓蒸餾和白土補(bǔ)充精制試驗(yàn)，所得產(chǎn)品的分析數(shù)據(jù)完全滿足了25#變壓器油的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)據(jù)見表3。

結(jié)果表明以常二線油為原料，采用加氫—蒸餾—補(bǔ)充精制工藝技術(shù)，生產(chǎn)變壓器油是可行的。

表2 加氫試驗(yàn)條件及結(jié)果Table 2 Conditions and results of hydrogenation experiment

表3 補(bǔ)充精制及結(jié)果Table 3 Finish refining and results

2 裝置工業(yè)化生產(chǎn)

2.1 適應(yīng)性改造

根據(jù)小試的加氫生產(chǎn)工藝路線、操作條件與篩選出的催化劑種類，在白油裝置生產(chǎn)變壓器油必須對白油裝置進(jìn)行適應(yīng)性改造：

（1）白油加氫裝置原加氫工藝流程為3臺反應(yīng)器串聯(lián)使用，而本次只需第1與第3反串聯(lián)使用，因此將裝置加氫工藝流程改為第1反應(yīng)器與第3反應(yīng)器串聯(lián)使用，以滿足催化劑裝填比要求。

（2）裝置原加氫工藝流程為3臺反應(yīng)器由1臺加熱爐提供熱源，第1反應(yīng)器出口到第3反應(yīng)器入口距離達(dá)50 m，造成第1反應(yīng)器與第3反應(yīng)器之間的溫降高達(dá)60℃，第1臺反應(yīng)器加氫催化劑達(dá)到反應(yīng)溫度,第3反應(yīng)器催化劑則達(dá)不到反應(yīng)所需溫度，難以滿足生產(chǎn)需要。為了解決此問題，對裝置反應(yīng)器熱源方案進(jìn)行調(diào)整，增加1臺加熱爐與第3反應(yīng)器配套，使第1、第3反應(yīng)器有各自獨(dú)立的加熱設(shè)施，以滿足生產(chǎn)工藝要求。

2.2 工藝流程

原料油經(jīng)泵升壓后進(jìn)入加氫單元第1加熱爐加熱，然后進(jìn)入第1反應(yīng)器加氫精制，脫除油品中的硫化物、結(jié)晶水化合物等雜質(zhì)，生成油經(jīng)第2加熱爐進(jìn)入第2（原第3反應(yīng)器）反應(yīng)器進(jìn)行加氫補(bǔ)充精制，使加氫生成油的比重、界面張力、機(jī)雜含量等指標(biāo)滿足質(zhì)量要求。最終物料進(jìn)入高壓分離器進(jìn)行氣液分離，高分上部分出循環(huán)氫，入循環(huán)壓縮機(jī)循環(huán)使用。高分下部分出的液相部分進(jìn)入低壓分離罐。加氫生成油通過低分罐直接壓入分餾單元，先經(jīng)過常壓爐加熱后進(jìn)入常壓塔閃蒸，常壓塔頂拔出少量不凝氣和水蒸氣，常底油通過常底泵入減壓塔進(jìn)料加熱器，入減壓塔分餾，減頂生產(chǎn)輕餾分油入浮頂罐；減底生產(chǎn)25#變壓器油。25#變壓器油生產(chǎn)工藝流程簡圖見圖1。

圖1 25#變壓器油生產(chǎn)工藝流程Fig.1 Process flowchart of No.25 transformer oil

2.3 操作條件

從表4可看出，開工初期生成油的密度一直在894～897 kg/m3的范圍內(nèi)，根據(jù)小試分析數(shù)據(jù)可知，要保證分餾單元的減底油密度≯895 kg/m3，必須將加氫單元生成油密度控制在892 kg/m3以下，此外，加氫生成油的介質(zhì)損耗因數(shù)、界面張力兩項(xiàng)關(guān)健指標(biāo)未達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4 產(chǎn)品質(zhì)量調(diào)整

通過對裝置操作參數(shù)的調(diào)整和運(yùn)行情況的分析，并與微型試驗(yàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的對比分析，找出了生成油密度和其它相關(guān)指標(biāo)達(dá)不到餾出口控制標(biāo)準(zhǔn)的原因：白油裝置反應(yīng)器內(nèi)的舊催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)時間較長，催化劑活性降低，導(dǎo)致油品的加氫精制深度降低，影響了加氫精制效果。

表4 開工初期加氫操作條件及分析數(shù)據(jù)Table 4 Operation conditions and analysis data obtainedform early stage production

通過對硫化態(tài)的3996、FV-1催化劑生產(chǎn)工藝的分析及硫化機(jī)理進(jìn)行深入研究和剖析后，確定了將反應(yīng)器內(nèi)催化劑進(jìn)行第2次硫化，以恢復(fù)催化劑活性，提高油品加氫精制深度的技術(shù)方案。

4月19日-24日對白油裝置進(jìn)行第2次硫化，此次硫化CS2用量為125 L，生成水量為19.5 kg。催化劑硫化后加氫單元操作參數(shù)及生成油分析數(shù)據(jù)見表5。

從加氫單元硫化后的操作條件和生成油的分析數(shù)據(jù)可看出，加氫單元催化劑經(jīng)再次硫化后，催化劑的活性得到了恢復(fù)，在反應(yīng)溫度降低20℃的情況下，且進(jìn)料量由1.2 m3/h提高到1.8 m3/h，而生成油的密度仍可降到892.0 kg/m3，且生成油的顏色達(dá)到了+15（賽氏），至此生成油分析數(shù)據(jù)達(dá)到了加氫單元餾出口控制標(biāo)準(zhǔn)，生成油經(jīng)蒸餾和白土補(bǔ)充精制，生產(chǎn)成出合格的25#變壓器油。通過對生產(chǎn)的變壓器油樣品進(jìn)行測定，各項(xiàng)分析指標(biāo)均達(dá)到25#變壓器油產(chǎn)品質(zhì)量要求。操作條件與分析數(shù)據(jù)結(jié)果見表6。

表6 操作條件及數(shù)據(jù)Table 6 Main operation conditions and data

表5 硫化后加氫單元操作條件及分析數(shù)據(jù)Table 5 Operation conditions and analysis data from hydrogenation unit after sulfuration

3結(jié)論

（1）以江蘇常二線油為原料，進(jìn)行生產(chǎn)變壓器油微型試驗(yàn)，通過多次改變催化劑的種類和裝填比例，試驗(yàn)取得了成功，生產(chǎn)出合格的25#變壓器油。

（2）在工業(yè)應(yīng)用上，通過對原白油裝置進(jìn)行適應(yīng)性改造，采用3996加氫精制催化劑與FV-1脫芳催化劑進(jìn)行組合裝填，并對操作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，裝置產(chǎn)品質(zhì)量合格，工業(yè)試生產(chǎn)取得成功。

（3）采用加氫精制工藝生產(chǎn)25#變壓器油，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都是可行的。25#變壓器油的成功生產(chǎn)，不僅增加了產(chǎn)品品種，改善了白油裝置產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，也為企業(yè)效益的持續(xù)增長增添了活力。

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Production of No.25 Transformer Oil With Hydrogenation Process

WAN Hai1,2，GAO Yun2，WU Yu-hui2，JIA Ren-ren2，BI Hui-feng3（1.College of Chemistry and Chemical Engineering，China University of Petroleum，Shandong Dongying 257061，
China；2.CNPC Fushun Petrochemical Company No.3 Refinery，Liaoning Fushun 113001，China；3.Fushun Petrochemical Company Technology Development Department，Liaoning Fushun 113008，China）

The catalysts 3996 and FV-1 were selected by small-scale hydrogenation experiment in which Jiangsu the 2nd side cut of atmospheric column was used as raw material.These two catalysts were loaded at a volume ratio of 1︰1，then No.25 transformer oil was successfully produced with the technology of first-stage hydrogenation purification，the industrial trial test was completed.The results indicate that under the proper condition,the qualified No.25 transformer oil can be produced by white oil hydrogenation equipment.Meanwhile,the production was optimized to get more profits.

Hydrogenation Purification；White Soil Refining；No.25 Transformer Oil；Technology

TE 624.4+3

A

1671-0460（2010）01-0030-05

2009-91-20

萬 海（1974-），男，遼寧清原人，高級工程師，博士研究生，研究方向?yàn)槭突ぜ靶滦痛呋牧稀?/p>

電話：0413-2993111-338655，E-mail：sea3215@126.com。