酮苯裝置光亮油生產(chǎn)工藝研究

南遠(yuǎn)方，陳 娟，梁宣甫，李德臣

（1. 中國(guó)寰球工程公司遼寧分公司， 遼寧 撫順 113006； 2. 中國(guó)石油撫順石化公司石油二廠， 遼寧 撫順 113004）

酮苯裝置光亮油生產(chǎn)工藝研究

南遠(yuǎn)方1，陳 娟1，梁宣甫1，李德臣2

（1. 中國(guó)寰球工程公司遼寧分公司， 遼寧 撫順 113006； 2. 中國(guó)石油撫順石化公司石油二廠， 遼寧 撫順 113004）

簡(jiǎn)單介紹了光亮油用途、價(jià)值和當(dāng)前市場(chǎng)情況，以及國(guó)內(nèi)酮苯裝置生產(chǎn)光亮油的大體情況。對(duì)某廠酮苯裝置生產(chǎn)光亮油過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行深入的分析，找出影響生產(chǎn)光亮油的瓶頸，即脫蠟結(jié)晶部分形成的蠟結(jié)晶包油情況嚴(yán)重，造成過(guò)濾困難，導(dǎo)致裝置很難加工高粘度原料。并據(jù)此分析，從改變?nèi)軇┡浔?、調(diào)整冷卻速度、增大溶劑加入量、增加熱處理工藝及加入助濾劑等多個(gè)方面對(duì)脫蠟結(jié)晶部分進(jìn)行工藝調(diào)整，以克服光亮油料黏度過(guò)大導(dǎo)致酮苯裝置難以生產(chǎn)的問(wèn)題，最后得出生產(chǎn)光亮油的一些工藝數(shù)據(jù)。

光亮油；脫蠟結(jié)晶；稀釋；溶劑

光亮油作為黏度較高的一種潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油，是以減壓渣油為原料經(jīng)丙烷脫瀝青、溶劑精制、酮苯脫蠟及白土精制等多套裝置生產(chǎn)而成［1,2］，是生產(chǎn)高檔單級(jí)和多級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)油、重負(fù)荷齒輪油、內(nèi)燃機(jī)車機(jī)油和各種高檔潤(rùn)滑脂等高價(jià)格產(chǎn)品的最重要組成部分，具有非常高的市場(chǎng)價(jià)值，被譽(yù)為潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中的“白金產(chǎn)品”。

近幾年，隨著我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展，裝備技術(shù)領(lǐng)域的不斷提高，汽車行業(yè)、航空航天工業(yè)、船舶行業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)對(duì)光亮油等稀有潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油需求量也不斷增長(zhǎng)。

國(guó)內(nèi)酮苯裝置大部分都是建于20世紀(jì)80、90年代，裝置生產(chǎn)工藝落后，設(shè)備老化，給潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn)造成了極大的困難，更是無(wú)法生產(chǎn)市場(chǎng)短缺、且利潤(rùn)較高的高黏度潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。

1 酮苯裝置生產(chǎn)情況

1.1 裝置簡(jiǎn)介

國(guó)內(nèi)某煉廠以臨商原油為原料，采用老三套反序流程，以減二線、減三線、減四線含蠟油為原料生產(chǎn)四種中低黏度潤(rùn)滑油，無(wú)法生產(chǎn)黏度較高的光亮油。實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)表明，臨商原油是難得的生產(chǎn)潤(rùn)滑油的資源，為了充分發(fā)揮此優(yōu)勢(shì)，煉廠決定對(duì)潤(rùn)滑油生產(chǎn)裝置進(jìn)行改造。而作為酮苯裝置的核心部分，脫蠟結(jié)晶系統(tǒng)對(duì)酮苯裝置的生產(chǎn)起著決定性的作用，也是制約本套酮苯裝置生產(chǎn)的瓶頸所在，對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行工藝技術(shù)改造勢(shì)在必行。

1.2 生產(chǎn)問(wèn)題描述

裝置切換生產(chǎn)減壓渣油后，運(yùn)行一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)，脫蠟段真空過(guò)濾機(jī)蠟膏粘稠，厚度太大，微晶蠟等細(xì)小結(jié)晶又堵塞了濾布孔隙，造成過(guò)濾阻力增大，過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)1～2 h后就需要進(jìn)行溫洗。然而在冷反洗的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，由于蠟膏過(guò)厚造成冷洗溶劑難以通過(guò)，無(wú)法順利清洗濾布，清除濾布孔隙中所堵塞的微小蠟晶粒及極少量的冰晶，加大冷反洗壓力則造成了濾布繞線松動(dòng)，需要停機(jī)重新繞線，使這一路停產(chǎn)，造成裝置處理量大幅降低。

1.3 問(wèn)題分析

造成這個(gè)問(wèn)題的主要原因是由于脫蠟原料的蠟結(jié)晶形狀受原料的餾分輕重的影響巨大，隨著餾分加重，蠟結(jié)晶先由大片狀結(jié)晶變?yōu)樾∑瑺罱Y(jié)晶，再由小片結(jié)晶狀變?yōu)榧?xì)小的針狀結(jié)晶，當(dāng)脫蠟原料為減壓渣油時(shí)，蠟結(jié)晶變?yōu)槲⒕?，并且由于微晶蠟更加多且微小，生成許多細(xì)小的針狀結(jié)晶和錯(cuò)形結(jié)晶，堵塞了過(guò)濾機(jī)濾布，增大了過(guò)濾阻力，導(dǎo)致過(guò)濾速度大幅降低。

從以上分析及相關(guān)資料可以知道，重料生產(chǎn)的主要問(wèn)題在于如何防止蠟包油現(xiàn)象的發(fā)生，即如何在脫蠟結(jié)晶階段使原料中的蠟形成較好的結(jié)晶，使之更容易過(guò)濾分離。為此對(duì)脫蠟結(jié)晶部分工藝進(jìn)行詳細(xì)的分析研究，并對(duì)其工藝調(diào)整是非常必要的。

2 脫蠟結(jié)晶工藝因素分析

減壓渣油中作為脫蠟原料油含蠟量多，蠟的結(jié)晶細(xì)小，在過(guò)濾溫度下油品黏度較大等特點(diǎn)。想要改善重餾分油中的微晶蠟的結(jié)晶條件、以及結(jié)晶性狀，加大過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾速度，增加裝置處理量，可采用稍大的溶劑稀釋比，并且溶劑配比采用對(duì)油溶解能力較大的溶劑。這樣可以使混合溶劑在對(duì)蠟的溶解能力發(fā)生較小變化的情況下，增加對(duì)油的溶解能力，降低油料的黏度，使蠟分子容易于擴(kuò)散到附近的晶核上，形成大的蠟晶體顆粒，并且能更多地溶解蠟膏縫隙中的油，并將其帶走。

2.1 調(diào)整溶劑配比

酮苯裝置采用甲乙酮-甲苯二元混合溶劑，除稀釋作用外，混合溶劑中甲乙酮的作用是助蠟形成較好的結(jié)晶，甲苯的作用是溶解油，將油從蠟膏中帶走。隨著原料餾分變重，蠟形成結(jié)晶較差，蠟膏中含油量較多，這就需要增加甲苯比例，溶解蠟膏中的油，以便過(guò)濾時(shí)較好分類。

根據(jù)我國(guó)臨商原油生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)，在酮苯脫蠟過(guò)程中一般溶劑組成如表1所示。

表1 臨商油脫蠟的溶劑組成Table 1 The composition of solvent used for Linshang oil dewaxing

2.2 調(diào)整冷卻速度

冷卻速度一般以油料溶液在單位時(shí)間內(nèi)溫度降低的度數(shù)，即以℃/h或℃/min表示。

冷卻速度=溫度降/冷卻時(shí)間 （1）

冷卻時(shí)間=冷卻器體積/油料溶液體積流量（2）

由式（1）、（2）可算出脫蠟過(guò)程中有關(guān)部位的冷卻速度。

在通常的脫蠟工藝條件下，由式(1)可知：生成蠟的晶核數(shù)目主要與過(guò)飽和度的大小有關(guān)，也與從過(guò)飽和到飽和的時(shí)間有關(guān)，時(shí)間越短，生成晶核數(shù)目也就越多，結(jié)晶也越細(xì)小（一定數(shù)量的石蠟，顆粒越多，粒度則越?。?。因此，蠟從溶液中結(jié)晶分出的速度與溶液的冷卻速度大致成正比。

冷卻速度對(duì)脫蠟過(guò)程中析出蠟晶時(shí)生成晶核的數(shù)目有顯著影響，因而對(duì)蠟晶生長(zhǎng)的粒度就具有明顯作用。即在脫蠟過(guò)程中開(kāi)始析出蠟晶時(shí)，冷卻速度尤其顯得重要［3］。對(duì)于較輕的餾分油來(lái)說(shuō)，就是在一次稀釋前的冷卻速度，而對(duì)黏度較高的油料來(lái)說(shuō)，則是在油料溶液經(jīng)過(guò)熱處理后進(jìn)行冷卻開(kāi)始析出蠟晶（包括在水冷器和進(jìn)入套管結(jié)晶器的初期）時(shí)的冷卻速度。根據(jù)煉廠多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，冷卻速度不宜過(guò)高，應(yīng)采用較低的冷卻速度，宜控制在65～85 ℃/h；而在冷卻結(jié)晶的后期，冷卻速度可以適當(dāng)增快，逐漸可達(dá)到300 ℃/h。

表2 臨商HVIⅡ150BS油料不同稀釋比脫蠟的結(jié)果Table 2 The dewaxing results of different dilution ratio of Linshang HVIⅡ150BS oil

2.3 增大劑油比

增大劑油比可通過(guò)增加預(yù)稀釋溶劑、增大一、二、三次稀釋比來(lái)實(shí)現(xiàn)。但溶劑加入量需要同時(shí)滿足兩個(gè)條件：

1）在脫蠟結(jié)晶和過(guò)濾過(guò)程中，正常生產(chǎn)操作條件下對(duì)蠟不溶解，但能充分溶解潤(rùn)滑油；

2）降低潤(rùn)滑油的黏度，使?jié)櫥徒Y(jié)晶更加方便，過(guò)濾速度更大。

但溶劑加入量增大，也增加了裝置中相應(yīng)的冷凍系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、溶劑回收及公用工程系統(tǒng)的負(fù)荷，將會(huì)使能耗明顯增加。因此溶劑比在滿足以上兩個(gè)條件后，應(yīng)取較小值為宜。表2為臨商HVIⅡ150BS（即光亮油）油料采取不同稀釋比脫蠟的結(jié)果的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

從表2可以看到：稀釋比為3：1時(shí)，雖然脫蠟溫差較小，但收率低；當(dāng)稀釋比增到3.5：1時(shí)，雖然脫蠟溫差上升1 ℃，但收率顯著提高；當(dāng)稀釋比再增至4：1時(shí)，收率改變很小。

通過(guò)比較，稀釋比為3.5：1時(shí)較合適，過(guò)小收率低，過(guò)大收率增加不多，因?yàn)槿軇┍冗^(guò)大時(shí)，脫蠟溫差增大，過(guò)濾溫度降低。同時(shí)，過(guò)濾負(fù)荷又增加較大，使收率增加不明顯。而相應(yīng)的冷凍系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、溶劑回收系統(tǒng)負(fù)荷卻大大增加。結(jié)合生產(chǎn)裝置及相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：臨商原油切割出的減三、減四線油料進(jìn)行脫蠟時(shí)，減三線油料中的的總?cè)軇┍冉档?.5：1以下，收率從79%下降到65%，減四線油料的總?cè)軇┍冉档?2.6：1以下，收率從79%下降到62%。綜合考慮，在一般脫蠟深度下，減二線油料采用稀釋比為（2.8～3.0）：1，減三線油為（3.2～3.5）：1，減四線油為（3.4～3.7）：1，減壓渣油為（4.8～5.3）：1。

2.3.1 一次稀釋比

一次稀釋比也稱“冷點(diǎn)稀釋”，就是將原料油不經(jīng)升溫，直接送入套管結(jié)晶器中降溫結(jié)晶，讓部分蠟從油中析出后，再加入溶劑稀釋，工業(yè)上多在換熱套管第6根或第8根加入溶劑。

要控制一次稀釋加入點(diǎn)的油的溫度，一般比油凝點(diǎn)低 15 ℃；一次稀釋溶劑溫度不能高于加入點(diǎn)油的溫度，一般是與油相同，或者是低于油溫3 ℃。如果溶劑溫度超過(guò)油的溫度，則剛剛形成的蠟的結(jié)晶會(huì)被熔化，起不到一次稀釋的作用。加入溶劑量也不宜過(guò)大，過(guò)大會(huì)增加裝置能耗。

2.3.2 二次稀釋比

加大二次稀釋比，脫蠟油收率上升，見(jiàn)表3所示。

2.3.3 三次稀釋比

在進(jìn)入過(guò)濾機(jī)之前，也就是最后氨換冷套管結(jié)晶機(jī)后，加入的三次稀釋溶劑用來(lái)降低溶液黏度，增加三次稀釋溶劑的用量，進(jìn)一步降低溶液黏度，并溶解蠟膏蠟晶體間隙中的油，以降低蠟中油含蠟，及提高油收率。

2.3.4 總?cè)軇┍确峙?/p>

結(jié)合生產(chǎn)裝置及相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知臨商潤(rùn)滑油料甲乙酮-甲苯脫蠟時(shí)，各點(diǎn)溶劑稀釋比如表4所示。

2.4 增加熱處理工藝

熱處理工藝一般用于加工重質(zhì)潤(rùn)滑油料。將原料油與溶劑混合，然后加熱到混合液濁點(diǎn)以上，將已經(jīng)形成的晶核熔化，重新結(jié)晶，形成更理想的結(jié)晶［4］。溫度比原料的熔點(diǎn)略高，太低達(dá)不到重新結(jié)晶的要求，太高又加重了冷凍系統(tǒng)負(fù)荷和浪費(fèi)了加熱介質(zhì)的用量。

在生產(chǎn)過(guò)程中熱處理工藝可通過(guò)保證原料進(jìn)裝置和預(yù)稀釋溶劑溫度在原料凝固點(diǎn)15～20 ℃以上來(lái)實(shí)現(xiàn)，油、劑混合后溫度還能保證高于凝固點(diǎn)15～20 ℃以上，達(dá)到了熱處理溫度要求，降低了加熱和后續(xù)制冷的能耗。

表3 二次稀釋比對(duì)減三線油脫蠟油收率的影響Table 3 The effect of secondary dilution ratio on the yield of vacuum 3rd side cut dewaxed oil

表4 臨商潤(rùn)滑油料脫蠟時(shí)所用的溶劑比Table 4 The solvent ratio in the Linshang lubricating oil dewaxing

2.5 脫蠟助濾劑的應(yīng)用

脫蠟助劑可以通過(guò)改善蠟的結(jié)晶狀況，達(dá)到提高蠟膏滲透性的作用，使過(guò)濾機(jī)上蠟膏容易被吸干和脫落［5］。

中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院針對(duì)輕脫加氫處理含蠟油開(kāi)發(fā)了脫蠟助劑，并獲得了在荊門(mén)分公司溶劑脫蠟裝置上針對(duì)加工加氫處理120BS含蠟油添加脫蠟助劑的成功經(jīng)驗(yàn)。

3 結(jié) 論

1）加工減壓渣油生產(chǎn)光亮油時(shí)，提高溶劑中甲苯含量，采用酮苯比約為55：45的溶劑配比，以提高過(guò)濾速度，增加脫蠟油收率。

2）對(duì)于生產(chǎn)減壓渣油需要在原料被冷凍結(jié)晶之前加入預(yù)稀釋溶劑，劑油比一般為 0.4～0.7：1，降低黏度，減小石蠟分子的擴(kuò)散阻力。

3）加工生產(chǎn)高黏度物料，脫蠟結(jié)晶部分需要增加一次稀釋、二次稀釋、三次稀釋溶劑用量。當(dāng)生產(chǎn)HVIⅡ150BS油料時(shí)，劑油比基本在3.2～4：1范圍內(nèi)。

4）控制進(jìn)裝置的原料油溫度高于油品凝固點(diǎn)15～20 ℃，并控制預(yù)稀釋溶劑溫度不低于原料油的進(jìn)料溫度，然后再進(jìn)行降溫結(jié)晶。

5）助濾劑的加入有助于加工高粘度潤(rùn)滑油料。

［1］程麗華．石油煉制工藝學(xué)[M]．北京：中國(guó)石化出版社，2007:121-122.

［2］James H. Gary, Glenn E. Handwerk. Petroleum refining technology and economics[M]. New York: Marcel Dekker, Inc., 2001: 287.

［3］梁朝林，梁文雄．煉油工業(yè)技術(shù)知識(shí)叢書(shū)-溶劑脫蠟[M]．北京：中國(guó)石化出版社，2011:16.

［4］郭國(guó)進(jìn)．酮苯脫蠟裝置的工藝技術(shù)進(jìn)展[J]．煉油與化工，2011，22（6）：19-21.

［5］金宗斌，屈清洲，遲國(guó)東．新型助濾劑在溶劑脫蠟裝置的應(yīng)用[J]．中外能源，2008，13（1）：79-83.

Study on Production Process of Bright Stock in Ketone Benzene Device

NAN Yuan-fang1, CHEN Juan2, LIANG Xuan-fu1, LI De-chen2
（1. HQC Liaoning Company, Liaoning Fushun 113006, China; 2. PetroChina Fushun Petrochemical Company Refinery No.2, Liaoning Fushun 113004, China）

Use, value and current market condition of the bright stock were introduced as well as general situation of producing the bright stock by ketone-benzol unit in China. The problems in the production process of bright stock in ketone-benzol unit were analyzed, and then the bottleneck problem to influence the production of bright stock was found out. That is the serious case of oil wax crystallization with oil in dewaxing crystallization unit, which can cause the filter difficulty, so that it is very difficult to process high viscosity materials in the device. And on the basis of the analysis, in order to overcome the problems in the production of bright stock in ketone-benzol unit, dewaxing crystallization process was improved from the aspects of changing solvent ratio, adjusting the cooling speed, increasing the solvent amount, adding the heat treatment process and so on. Finally, some process data in the production of bright stock Were Obtained.

Bright stock; Dewaxing crystallization; Dilution; Solvent

TQ 241

A

1671-0460（2015）08-1942-03

2015-06-08

南遠(yuǎn)方（1983-），男，遼寧朝陽(yáng)人，工程師，2005年畢業(yè)于沈陽(yáng)理工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：從事石油化工工程設(shè)計(jì)。E-mail：nanyuanfang@hqcec.com。