石蠟基減壓渣油生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的研究

朱長(zhǎng)申 張翠偵 徐巖峰

摘 ?????要：以中海油石蠟基減壓渣油為原料，經(jīng)丙烷脫瀝青-加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制組合工藝制備潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油，結(jié)果研究表明：通過(guò)該組合工藝，得到了運(yùn)動(dòng)黏度（100 ℃）分別為20.7和13.88 mm²/s，黏度指數(shù)分別為114和100，傾點(diǎn)分別為-12和-18 ℃，氧化安定性時(shí)長(zhǎng)分別為392和392 min的90BS光亮油和650N，且目標(biāo)產(chǎn)品與市售同類產(chǎn)品性質(zhì)相當(dāng)。

關(guān) ?鍵 ?詞：減壓渣油;丙烷脫瀝青;高壓加氫;潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油

中圖分類號(hào)：TQ 062 ??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：?A ??????文章編號(hào)： 1671-0460（2020）03-0717-04

Study on the Production of Lube Base Oil From Paraffinic Vacuum Residue

ZHU Chang-shen， ZHANG?Cui-zhen， XU Yan-fen

（CNOOC Research Institute of Oil and Petrochemicals（Beijing） Co.， Ltd.， Shandong Qingdao?266500， China）

Abstract： ?Lube base oil was prepared from CNOOC paraffin-based vacuum residue?via propane deasphalting process， high?pressure hydrogenation process， isodewaxing?process and hydrofinishing?process. The research results showed that， by?the combined process， 90BS and 650N with the movement viscosity （100 ℃） of 20.71 mm²/s and 13.88 mm²/s， the viscosity index of 114 and 100， the pour point -12 ℃ and -18 ℃， and the oxidation stability time of ?392 min and 392 min，were successfully?prepared， and the target product had the similar properties?with?market similar products.

Key words： vacuum residue;??propane?deasphalting; ?high pressure hydrogenation; ?lubricant base oil

我國(guó)原油大多偏重質(zhì)，尤其是石蠟基原油中大于500 ℃的減壓渣油收率超過(guò)40%～50%^[1-3]。為了實(shí)現(xiàn)有限石油資源的高效利用，以往通常采用直接催化裂化、溶劑脫瀝青-催化裂化和加氫精制預(yù)處理-催化裂化等，組合工藝處理減壓渣油以達(dá)到生產(chǎn)輕質(zhì)油品的目的^[3]。

目前國(guó)內(nèi)石蠟基常壓渣油通常采用常規(guī)的FCC工藝加工，也開(kāi)發(fā)出石蠟基減壓渣油的催化裂化工藝（簡(jiǎn)稱VRFCC），該工藝不僅轉(zhuǎn)化率低，油漿收率高，同時(shí)焦炭和干氣收率高，更嚴(yán)重的是焦炭選擇性急劇變差，從而造成重質(zhì)烴未得到充分利用^[4]。此外，中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的IHCC工藝具有低干氣和焦炭產(chǎn)率、無(wú)油漿產(chǎn)物的特點(diǎn)，適合處理石蠟基渣油^[3，4]。但在目前產(chǎn)能過(guò)剩、燃料油市場(chǎng)飽和的形勢(shì)下^[5]，將石蠟基減壓渣油輕質(zhì)化并不能實(shí)現(xiàn)合理利用。

石蠟基減壓渣油具有飽和烴含量較高，硫含量、重金屬含量及瀝青質(zhì)含量較低的特性，可利用該特性進(jìn)行潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油、石蠟等生產(chǎn)。且隨著我國(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)、航空航天行業(yè)、船舶行業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)對(duì)高黏度潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油需求量不斷增長(zhǎng)^[6]。

目前，國(guó)內(nèi)潤(rùn)滑油生產(chǎn)工藝包括“老三套工藝”（即溶劑精制、溶劑脫蠟和白土補(bǔ)充精制）、加氫工藝及兩者的組合工藝。但傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的Ⅰ類基礎(chǔ)油已達(dá)不到現(xiàn)代工業(yè)的要求，為了改變石油餾分中分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)組成，以滿足潤(rùn)滑的新要求，加氫工藝方法成為首選^[7，8]。

本文旨在以石蠟基減壓渣油經(jīng)丙烷脫瀝青工藝所得的脫油瀝青為原料，采用高壓加氫工藝，生產(chǎn)高黏度潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油，以滿足企業(yè)潤(rùn)滑油產(chǎn)業(yè)鏈下游的需求。

1 ?實(shí)驗(yàn)部分

1.1 ?原料和儀器設(shè)備

本研究以中海油石蠟基減壓渣油為原料，進(jìn)行高黏度潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的工藝研究。原料油取自中海油某煉油廠的常減壓蒸餾裝置，主要性質(zhì)見(jiàn)表1。從表1可知，該石蠟基減壓渣油的飽和份和芳香份含量較高，約為66%;膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量較低、金屬含量低，是比較優(yōu)質(zhì)的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油原料。

采用的主要裝置：

400 mL固定床加氫試驗(yàn)裝置—邁瑞爾（上海）有限公司制造;

1 kg/h溶劑精制裝置—洛陽(yáng)凱美勝石化設(shè)備有限公司生產(chǎn);

采用的主要儀器設(shè)備：

CANNON CAV-2100運(yùn)動(dòng)黏度測(cè)定儀;

PHO-TON硫含量分析儀;

PHO-TON氮含量分析儀;

法國(guó)ISL傾點(diǎn)儀;

德國(guó)HERZOG HFP370開(kāi)口閃點(diǎn)測(cè)定儀等。

1.2 ?工藝路線

顧善龍^[9]等就潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝如何選擇進(jìn)行詳述，Ⅱ類和Ⅲ類潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油均采用高壓加氫工藝制得，且異構(gòu)脫蠟為目前生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油最廣泛的生產(chǎn)工藝，其優(yōu)點(diǎn)包括優(yōu)良的穩(wěn)定性、抗病毒等，并且進(jìn)行過(guò)加氫處理的低硫物質(zhì)，在相同的傾點(diǎn)下，產(chǎn)品收率和黏度指數(shù)較高。該原料油經(jīng)過(guò)丙烷脫瀝青得到組分優(yōu)異的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油原料，并通過(guò)高壓加氫工藝脫除芳烴和雜原子、進(jìn)行長(zhǎng)鏈烷烴的異構(gòu)化，已得到與市售產(chǎn)品相當(dāng)?shù)母唣ざ葷?rùn)滑油基礎(chǔ)油。工藝流程示意圖如圖1所示。

2 ?結(jié)果與討論

2.1 ?丙烷脫瀝青試驗(yàn)

以石蠟基減壓渣油為原料，依托溶劑脫瀝青中試裝置，開(kāi)展丙烷脫瀝青試驗(yàn)。丙烷脫瀝青的影響因素有原料性質(zhì)、溶劑比、壓力和抽提溫度。因溶劑脫瀝青工業(yè)生產(chǎn)的操作壓力多為4 MPa，且由表1中石蠟基減壓渣油的四組分分析結(jié)果表明：其飽和份為34%、芳香份為31.1%，即理想組分含量較高。為保證理想組分最大限度地抽提，擬采用較大的劑油比。在固定操作壓力4 MPa前提下，進(jìn)行抽提溫度和劑油體積比的條件考察試驗(yàn)，具體試驗(yàn)條件如表2所示;操作參數(shù)對(duì)脫瀝青油收率和殘?zhí)康挠绊懭鐖D2所示，脫油瀝青性質(zhì)如表3所示。

由表3可知，得到脫瀝青油大樣的殘?zhí)繛?.95%，金屬總含量低于2 mg/kg，滿足加氫裝置進(jìn)料要求。得到的脫瀝青油飽和烴含量高、凝點(diǎn)較高，大于50 ℃，故需要選擇合適的脫蠟工藝才可得到傾點(diǎn)和濁點(diǎn)均滿足要求的高黏度潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。

2.2 ?高壓加氫試驗(yàn)

2.2.1 ?加氫處理工藝

加氫處理催化劑為市售產(chǎn)品，目的是脫除脫瀝青油中的硫、氮及芳烴飽和等，已得到滿足異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制催化劑進(jìn)料要求的樣品（硫含量<1，氮含量<1），具體實(shí)驗(yàn)條件和樣品性質(zhì)如表4、表5和圖3所示。

由圖3和表5可知，隨著反應(yīng)溫度的逐漸升高（或體積空速的減?。?，加氫催化劑的脫硫、脫氮能力逐漸增強(qiáng);條件HC-3的硫含量和氮含量均小于2 mg/kg，故將該條件生成油作為后續(xù)異構(gòu)脫蠟實(shí)驗(yàn)的原料。

2.2.2 ?異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制工藝

根據(jù)原料的性質(zhì)差異，降凝工藝有三種，即臨氫降凝工藝、異構(gòu)脫蠟工藝和酮苯脫蠟工藝。由表1可知，加氫裂化生成油的凝點(diǎn)較高，大于60 ℃，故選擇異構(gòu)脫蠟或酮苯脫蠟作為脫蠟工藝，并優(yōu)先選擇環(huán)保型的異構(gòu)脫蠟工藝。

以條件HC-3為原料，進(jìn)行異構(gòu)脫蠟試驗(yàn)。在固定反應(yīng)壓力15 MPa、體積空速為1.0 h^-1、氫油比為800∶1的前提下，對(duì)異構(gòu)脫蠟反應(yīng)溫度進(jìn)行優(yōu)化。因目標(biāo)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)生成油的重餾分，故將異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制樣品進(jìn)行蒸餾切割，≥460 ℃的餾分性質(zhì)隨反應(yīng)條件的變化如圖3所示。

由圖4可知，反應(yīng)溫度為基準(zhǔn)+5 ℃的實(shí)驗(yàn)條件所得的樣品傾點(diǎn)和濁點(diǎn)均符合要求，故將該條件生成油進(jìn)行樣品切割，所得的重餾分樣品如表5所示。

由表6可知：

（1）≥460 ℃餾分段和≥400 ℃餾分段樣品的運(yùn)動(dòng)黏度、黏度指數(shù)、傾點(diǎn)、濁點(diǎn)、開(kāi)口閃點(diǎn)等指標(biāo)均與市售90BS光亮油和650N的性質(zhì)相當(dāng)。

（2）所得90BS光亮油相對(duì)于脫瀝青油收率為40.93%，相對(duì)減壓渣油的收率為18.66%;所得650N相對(duì)于脫瀝青油收率為48.81%，相對(duì)減壓渣油的收率為22.26%。

3 ?結(jié)論

（1）石蠟基減壓渣油經(jīng)丙烷脫瀝青工藝，得到收率為46%的脫瀝青油，且脫瀝青油100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度為25.41 mm²/s，黏度指數(shù)為100，適宜作為生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的原料。

（2）脫瀝青油經(jīng)加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制工藝，得到與市售產(chǎn)品性質(zhì)相當(dāng)?shù)?0BS光亮油和650N。

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