異構(gòu)脫蠟加氫技術對潤滑油黏度指數(shù)的影響

陳恩平，鄧會放

（恒力石化（大連）煉化有限公司，遼寧大連 116000）

1 礦物潤滑油基礎油生產(chǎn)工藝

潤滑油主要用于工業(yè)設備和車輛。不同使用條件和用途的潤滑油有著不同的要求，以汽車發(fā)動機油為例，其對潤滑油品質(zhì)的要求除潤滑性能外，還有低排放、低油耗、省燃料油、長壽命，換油周期長等。對應的，則要求潤滑油基礎油具有低揮發(fā)性、低黏度、氧化安定性好等性能。雖然添加劑的加入能夠改善潤滑油的性質(zhì)，但仍無法保證更高要求的質(zhì)量。近年來，市場對潤滑油基礎油的質(zhì)量提出了新的要求，需具有較高的黏度指數(shù)、良好的低溫流動性、更高的抗氧化安定性以及較低的揮發(fā)性等性能，為滿足市場的需求，便促使?jié)櫥突A油的生產(chǎn)工藝需要不斷的更新。表1列出了API基礎油分類標準。

表1 API基礎油分類

1.1 傳統(tǒng)“老三套”工藝

“老三套”是潤滑油基礎油生產(chǎn)的傳統(tǒng)工藝，主要包括糠醛精制、酮苯脫蠟、白土精制三個主要過程，根據(jù)原料含蠟量及目標產(chǎn)品的不同，可以在工藝上調(diào)整糠醛精制與酮苯脫蠟的順序，即“老三套”工藝流程有正序與反序的區(qū)別。

近幾十年來，“老三套”工藝原理上基本沒有大的變化，傳統(tǒng)溶劑精制工藝之所以長期存在，其優(yōu)點是高黏度基礎油產(chǎn)率高，能副產(chǎn)高熔點石蠟和芳香基橡膠油等。缺點是對原油品種的適應性較差，無法生產(chǎn)高黏度指數(shù)、低傾點、低硫氮含量和低芳烴含量的API II類和III類基礎油，對環(huán)境污染程度高[1]?！袄先住惫に囍饕a(chǎn)I類基礎油，從生產(chǎn)工藝來看，生產(chǎn)過程基本以物理過程為主，不改變烴類結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)的基礎油質(zhì)量取決于原料中理想組分的含量和性質(zhì)。因此，該類基礎油在性能上受到限制。

1.2 全加氫生產(chǎn)工藝

加氫法基礎油生產(chǎn)工藝最早出現(xiàn)在20世紀60年代初期，首先從加氫精制取代白土精制開始?；A油生產(chǎn)技術逐步向加氫技術轉(zhuǎn)變，逐步經(jīng)歷了加氫精制，加氫裂化/處理，催化脫蠟，異構(gòu)脫蠟階段。加氫生產(chǎn)工藝具有收率高、操作靈活性大等優(yōu)點，加氫基礎油具有好的黏溫性能、低溫流動性能、低揮發(fā)性能和抗氧化安定性，特別是用于生產(chǎn)調(diào)配大跨度潤滑油的低黏度基礎油，具有極低CCS黏度和低揮發(fā)度的API III類基礎油只能用加氫法生產(chǎn)。

長鏈烷烴的存在使油品具有蠟的特性，傾點高。去除油品中長鏈的烷烴則是降低油品傾點的首要目的。加氫裂化可以通過裂化手段去除長鏈烷烴，將其裂化成小分子，從而降低基礎油的傾點，但是由于裂化功能，造成產(chǎn)品的收率較低。異構(gòu)脫蠟技術則將長鏈烷烴進行異構(gòu)化，最大限度保留大分子的情況下，大幅降低了基礎油的傾點，從而保證了基礎油的高收率。

1993年，Chevron公司使用異構(gòu)脫蠟（IDW）工藝在美國雪佛龍公司里奇蒙（Richmond）煉油廠一次投產(chǎn)成功，異構(gòu)脫蠟工藝相較于加氫裂化工藝，在保證潤滑油基礎油低傾點的同時，獲得了高黏度指數(shù)，從而開啟了使用異構(gòu)脫蠟技術生產(chǎn)低傾點、高黏度指數(shù)潤滑油基礎油的新時代。

某石化裝置采用CLG公司加氫精制—異構(gòu)脫蠟—加氫后精制的工藝流程，以上游蠟油加氫裂化尾油為原料，傾點高達40℃。產(chǎn)品滿足API III類標準的基礎油，在潤滑油基礎油的生產(chǎn)工藝選擇上，異構(gòu)脫蠟工藝已成為目前最理想的生產(chǎn)工藝。圖1為15#白油、32#白油與原料油黏度指數(shù)對比。

圖1 產(chǎn)品與原料黏指對比圖

2 潤滑油黏度指數(shù)的重要性

潤滑油具有黏度、傾點、閃點、氧化安定性、揮發(fā)度、黏度指數(shù)等重要指標。其中，良好的黏度指數(shù)保證了潤滑油在不同溫度下都能夠起到很好的潤滑效果。

黏度指數(shù)是指潤滑油在不同溫度下的黏度變化程度，用來表征潤滑油黏度隨溫度變化而變化的程度。隨著溫度的變化，潤滑油黏度變化越小，證明潤滑油的黏溫性能越好。潤滑油的黏度指數(shù)越高，則表示潤滑油的黏度受溫度的影響越小，黏度對溫度越不敏感，對溫度的適應性越強，保證了潤滑油在溫度變化的情況下，保持良好的黏度，從而保證其潤滑性能。

3 黏度指數(shù)的影響因素

基礎油的黏度指數(shù)由油品中的烴類分子結(jié)構(gòu)決定，飽和烴、異構(gòu)烷烴含量的增加將會提高基礎油的黏度指數(shù)。

在潤滑油基礎油的工業(yè)化生產(chǎn)中，異構(gòu)脫蠟技術需要與加氫精制相結(jié)合。基礎油所含主要元素 H/C的比例，一定程度反映了基礎油的烴類組成，因此也影響了與烴類組成密切相關的黏度指數(shù)變化，加氫精制使芳烴等不飽和烴飽和，從而提高 H/C的比例。

隨著H/C摩爾比的增加，基礎油黏度指數(shù)相應增加。H/C摩爾比增加，表明基礎油中飽和烴，異構(gòu)烷烴含量增加，不飽和烴和環(huán)烷烴含量相對減少。飽和烴、異構(gòu)烷烴含量增加對于基礎油黏度指數(shù)的提高有正的影響，有利于提高基礎油的黏溫性能。

4 結(jié)論

1）由于鏈狀烷烴的黏度指數(shù)高，但是傾點也高，環(huán)狀烴類的黏度指數(shù)和傾點都比鏈烷烴的低，基礎油中飽和烴、異構(gòu)烷烴含量決定了其黏度指數(shù)的大小。提高基礎油中的 H/C比例，顯著提高了基礎油的黏度指數(shù)。潤滑油異構(gòu)脫蠟技術能夠在保證碳原子數(shù)量的情況下，破壞直鏈烷烴結(jié)構(gòu)，降低油品的傾點，以此獲得高黏度指數(shù)。

2）通過對加裂尾油進行精制，將原料中少量的不飽和烴進一步飽和，增加分子中的氫原子，從而提高H/C比，提高了潤滑油基礎油的黏度指數(shù)。