重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的原料制備及加工工藝的研究

張翠偵，焦祖凱，朱長(zhǎng)申，許海龍，徐巖峰

(中國(guó)海油煉油化工科學(xué)研究院(北京)有限公司， 山東 青島 266500)

0 引言

重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)油、車輛齒輪油、船舶發(fā)動(dòng)機(jī)油、重負(fù)荷齒輪油和潤(rùn)滑脂等產(chǎn)品的生產(chǎn)，市場(chǎng)需求量較大。而重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油缺乏，且資源難覓。

減壓渣油作為生產(chǎn)重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的原料，通常是經(jīng)過溶劑脫瀝青工藝生產(chǎn)脫瀝青油，即殘?jiān)鼭?rùn)滑油的原料[1-3]。試驗(yàn)證明[4]，以丙烷作溶劑時(shí)，選擇性較高，脫瀝青油的品質(zhì)最好，其殘?zhí)恐底畹?，是加工生產(chǎn)潤(rùn)滑油的理想原料。故國(guó)內(nèi)外潤(rùn)滑油型的溶劑脫瀝青工藝，幾乎都是丙烷脫瀝青工藝。

本文以環(huán)烷基原油經(jīng)常減壓工藝所得的減壓渣油和石蠟基原油經(jīng)常減壓工藝所得的減壓渣油為原料，考察溶劑脫瀝青試驗(yàn)影響因素，包括抽提溫度、劑油體積比等對(duì)脫瀝青油性質(zhì)的影響，旨在拓寬生產(chǎn)重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的資源。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)原料為環(huán)烷基原油經(jīng)常減壓工藝所得的減壓渣油(1#減壓渣油)和石蠟基原油經(jīng)常減壓工藝所得的減壓渣油(2#減壓渣油)，主要性質(zhì)見表1。

表1 減壓渣油性質(zhì)

表1(續(xù))

注：*方法源于交通運(yùn)輸部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“JTG E20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程”。

由表1可知，兩種減壓渣油的硫含量、氮含量、膠質(zhì)及殘?zhí)康染?，性質(zhì)較差；且兩種減壓渣油的組成差別較大，石蠟基減壓渣油的飽和分較環(huán)烷基減壓渣油高，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量較低。

1.2 試驗(yàn)裝置及催化劑

丙烷脫瀝青試驗(yàn)采用連續(xù)式丙烷脫瀝青試驗(yàn)裝置，處理能力為1.0 kg/h，萃取塔內(nèi)裝填規(guī)整填料，操作壓力為4 MPa。工藝原則流程如圖1所示。

圖1 丙烷脫瀝青中試裝置原則流程

丙烷為市售產(chǎn)品，純度為97.92%。溶劑組成如表2所示。

表2 溶劑組成

表2(續(xù))

2 結(jié)果與討論

2.1 1#減壓渣油丙烷脫瀝青試驗(yàn)

該試驗(yàn)以1#減壓渣油為原料，對(duì)丙烷脫瀝青工藝操作參數(shù)如劑油比、抽提溫度等進(jìn)行考察。

2.1.1 劑油比對(duì)脫瀝青油性質(zhì)的影響

劑油比作為一個(gè)重要的影響因素，其大小決定了溶劑循環(huán)量的大小，對(duì)脫瀝青油收率、質(zhì)量和工藝過程的能耗都會(huì)產(chǎn)生直接的影響。故以1#減壓渣油為原料，在其他影響因素固定的前提下，進(jìn)行劑油比的考察試驗(yàn)，試驗(yàn)條件和結(jié)果如表3所示。

表3 1#減壓渣油不同劑油比下丙烷脫瀝青試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知：

(1)在抽提溫度等條件固定的前提下，劑油比由4∶1提高至10∶1，脫瀝青油的收率由23.7%增至35.8%，但殘?zhí)?、硫含量及氮含量等指?biāo)呈上升趨勢(shì)，油品質(zhì)量變差；

(2)劑油比為6∶1時(shí)，所得脫瀝青油的殘?zhí)恐禐?.05%，滿足加氫試驗(yàn)的進(jìn)料要求(要求殘?zhí)恐?1.2%)。

2.1.2 抽提溫度對(duì)脫瀝青油性質(zhì)的影響

抽提溫度對(duì)脫瀝青過程影響較大，且最靈敏，作為控制脫瀝青油收率和選擇性的主要控制因素。因1#減壓渣油最佳抽提劑油比為6∶1，本試驗(yàn)固定該劑油比進(jìn)行抽提溫度的考察，試驗(yàn)條件和結(jié)果如表4所示。

表4 1#減壓渣油不同抽提溫度下丙烷脫瀝青試驗(yàn)結(jié)果(系統(tǒng)壓力4 MPa，劑油比6∶1，進(jìn)料量700 g/h)

表4(續(xù))

由表4可知：

(1)隨著抽提溫度的增大，脫瀝青油收率和殘?zhí)恐抵饾u降低。因當(dāng)抽提溫度增大時(shí)，溶劑的密度降低，溶解能力也降低，使得脫瀝青油收率降低；

(2)當(dāng)抽提溫度為60 ℃/77 ℃時(shí)，所得脫瀝青油的殘?zhí)恐禐?.05%，滿足加氫試驗(yàn)的進(jìn)料要求(殘?zhí)恐?1.2%)。

2.2 2#減壓渣油丙烷脫瀝青試驗(yàn)

該試驗(yàn)以2#減壓渣油為原料，對(duì)丙烷脫瀝青試驗(yàn)操作參數(shù)如劑油體積比、抽提溫度等進(jìn)行考察。

2.2.1 劑油比對(duì)脫瀝青油性質(zhì)的影響

以2#減壓渣油為原料，在其他影響因素固定的前提下，進(jìn)行了劑油體積比的考察試驗(yàn)，試驗(yàn)條件和結(jié)果如表5所示。

表5 2#減壓渣油不同劑油比下丙烷脫瀝青試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知:

(1)在抽提溫度等條件固定的前提下，隨著劑油比的提高，脫瀝青油的收率、硫含量、氮含量和殘?zhí)烤噬仙厔?shì)。當(dāng)劑油比自6∶1提升至8∶1時(shí)，脫瀝青油的收率由28.0%增至41.4%，提高約13%；當(dāng)劑油比由8∶1提升至10∶1時(shí)，脫瀝青油的收率趨于穩(wěn)定；

(2)當(dāng)劑油比為8∶1時(shí)，殘?zhí)恐禐?.80%，遠(yuǎn)低于加氫進(jìn)料要求(殘?zhí)恐?1.2%)，可通過調(diào)整抽提溫度，在保證殘?zhí)恐笜?biāo)的前提下，實(shí)現(xiàn)收率最大化。

2.2.2 抽提溫度對(duì)脫瀝青油性質(zhì)的影響

因2#減壓渣油最佳劑油比為8∶1，本試驗(yàn)固定該劑油比進(jìn)行抽提溫度的考察，試驗(yàn)條件和結(jié)果如表6所示。

表6 2#減壓渣油不同抽提溫度下丙烷脫瀝青試驗(yàn)結(jié)果

由表6可知：

(1)抽提溫度升高，脫瀝青油收率降低、殘?zhí)恐底冃。?/p>

(2)抽提溫度為55 ℃/70 ℃的試驗(yàn)條件所得脫瀝青油的殘?zhí)恐禐?.15%，收率為44.3%，滿足加氫試驗(yàn)的進(jìn)料要求(殘?zhí)恐?1.2%)，該條件可用于生產(chǎn)重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油原料。

2.3 兩種原料試驗(yàn)條件的比較

對(duì)環(huán)烷基減壓渣油和石蠟基減壓渣油進(jìn)行丙烷脫瀝青試驗(yàn)條件的考察，所獲得最優(yōu)條件如表7所示。

表7 丙烷脫瀝青優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

表7(續(xù))

由表7可知，兩種減壓渣油經(jīng)丙烷脫瀝青所得的脫瀝青油性質(zhì)差別較大。較石蠟基脫瀝青油性質(zhì)，環(huán)烷基脫瀝青油運(yùn)動(dòng)黏度、硫含量和氮含量較高，凝點(diǎn)、蠟含量和CP值較低，故兩種原料生產(chǎn)重質(zhì)潤(rùn)滑油的工藝將有所差別。

3 重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝探討

重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的加工工藝主要分為三類：第一類為傳統(tǒng)工藝，即以脫瀝青油為原料，經(jīng)過溶劑萃取-溶劑脫蠟-白土精制等過程，制備基礎(chǔ)油；第二類為高壓加氫工藝，即加氫處理-臨氫降凝(或異構(gòu)脫蠟)-加氫補(bǔ)充精制工藝；第三類是組合工藝，即加氫處理-補(bǔ)充精制-酮苯脫蠟等過程[5-6]。

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的廠家有荊門石化、克拉瑪依石化等。其中荊門石化的原料為魯寧管輸原油減壓渣油中摻入30%～35%的石蠟基江漢南陽減壓渣油，采用的是丙烷脫瀝青-加氫改質(zhì)-加氫精制-酮苯脫蠟工藝，生產(chǎn)120BS光亮油[7]；克拉瑪依石化是我國(guó)最大的150 BS生產(chǎn)基地，第一套30萬t/a潤(rùn)滑油高壓加氫裝置于2000年11月建成投產(chǎn)，采用北京石油化工科學(xué)研究院專利技術(shù)，由加氫處理-臨氫降凝-加氫補(bǔ)充精制工藝組成，加工克拉瑪依油田的稠油潤(rùn)滑油料，采用切換原料的方式生產(chǎn)150BS光亮油。2007年年底克拉瑪依石化公司投產(chǎn)了第二套30萬t/a潤(rùn)滑油高壓加氫裝置，該裝置采用了殼牌公司以異構(gòu)脫蠟催化劑為核心的全氫型潤(rùn)滑油加氫技術(shù)，專門生產(chǎn)150BS光亮油和大黏度基礎(chǔ)油[8]。

因不同減壓渣油經(jīng)丙烷脫瀝青所得的脫瀝青油性質(zhì)差別較大，實(shí)驗(yàn)室已對(duì)此進(jìn)行了不同工藝的研究，所采用的工藝路線如圖2所示。

圖2 工藝路線

試驗(yàn)結(jié)果表明，石蠟基減壓渣油可采用工藝路線C進(jìn)行重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn)；環(huán)烷基減壓渣油根據(jù)脫瀝青油的含蠟量不同，可選擇工藝A或工藝B進(jìn)行重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn)。

環(huán)烷基脫瀝青油采用工藝路線B進(jìn)行重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的制備試驗(yàn)，石蠟基脫瀝青油采用工藝路線C進(jìn)行重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的制備，所得目標(biāo)產(chǎn)品性質(zhì)如表8所示。

表8 重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油性質(zhì)

注：1#重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油原料為環(huán)烷基脫瀝青油；2#重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油原料為石蠟基脫瀝青油。

由表8可知，兩種脫瀝青油采用合適的加工工藝制備的重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油分別滿足中國(guó)石油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/SH 44-2009)中150BS光亮油和90BS光亮油的指標(biāo)要求。

4 結(jié)論

(1)不同性質(zhì)的減壓渣油，所得的脫瀝青油性質(zhì)差別較大。較石蠟基脫瀝青油性質(zhì)，環(huán)烷基脫瀝青油運(yùn)動(dòng)黏度、硫含量和氮含量較高，凝點(diǎn)、蠟含量和CP值較低。

(2)石蠟基減壓渣油可采用加氫處理-補(bǔ)充精制-酮苯脫蠟工藝進(jìn)行重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn)；環(huán)烷基減壓渣油根據(jù)脫瀝青油的含蠟量不同，可選擇加氫處理-臨氫降凝-補(bǔ)充精制工藝或加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制工藝進(jìn)行重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn)。