石蠟基減四線餾分油生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的工藝研究

徐巖峰 王啟升 張翠偵

摘 ? ? ?要：以中海油石蠟基減四線餾分油為原料，進(jìn)行潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝研究。研究結(jié)果表明：以石蠟基VGO4為原料， 經(jīng)加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制組合工藝，得到收率為38%、黏度指數(shù)為112、傾點(diǎn)為-15 ℃、氧化安定性時(shí)長(zhǎng)為398 min的HVIP 10潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油;以石蠟基VGO4為原料，經(jīng)酮苯脫蠟-加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制組合工藝生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的條件更為苛刻，且目標(biāo)產(chǎn)品收率較直接采用三段加氫工藝的實(shí)驗(yàn)結(jié)果低11%。

關(guān) ?鍵 ?詞：減四線餾分油;酮苯脫蠟;加氫工藝;潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油

中圖分類號(hào)：TE 624 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? 文章編號(hào)： 1671-0460（2020）04-0595-04

Abstract： The production process of lubricating base oil was studied by using CNOOC paraffin VGO4 as raw material. The results showed that the HVIP 10 lubricating oil base oil with yield of 38%， viscosity index of 112， pour point of -15 ℃ and oxidation stability of 398 min was obtained by using paraffin-based VGO4 as raw material through the combined process of hydrogenation，isomerization dewaxing and supplementary refining. Using paraffin-based VGO4 as raw material， the conditions for producing lube base oil by the combined process of ketobenzene dewaxing-hydrotreating-isomerization dewaxing-supplementary refining are more demanding， and the yield of target product is 11% lower than that of direct three-stage hydrotreating process.

Key words： VGO4; Ketone-benzol dewaxing; Hydrogenation process; Lube base oil

潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油作為潤(rùn)滑油的主要成分（在潤(rùn)滑油中所占比例為70%～99%），其性質(zhì)和組成對(duì)潤(rùn)滑油的質(zhì)量具有重要的影響?；A(chǔ)油的理化性質(zhì)決定著潤(rùn)滑油的氧化安定性、化學(xué)活性和揮發(fā)性等，以上性質(zhì)直接影響潤(rùn)滑油使用性能。隨著制造業(yè)的發(fā)展及環(huán)保形勢(shì)的緊迫，對(duì)潤(rùn)滑油的質(zhì)量要求越來(lái)越高，即對(duì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油提出了新的要求，需要有較高的黏度指數(shù)、良好的低溫流動(dòng)性、更高的抗氧化安定性及較低的揮發(fā)性等性能[1-3]。

目前，Ⅰ類潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油主要通過(guò)傳統(tǒng)的溶劑精制方法獲得，Ⅱ類和Ⅲ類基礎(chǔ)油主要是通過(guò)加氫裂化或/和蠟異構(gòu)技術(shù)制備[4]。較傳統(tǒng)潤(rùn)滑油加工工藝，以加氫處理為核心的工藝技術(shù)具有工藝靈活性大，目標(biāo)產(chǎn)品收率高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)[5-6]。加氫潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油與常規(guī)基礎(chǔ)油相比，具有更低硫含量和氮含量、低芳烴含量、優(yōu)良的熱安定性和氧化安定性、較低的揮發(fā)度、優(yōu)異的黏溫性能、良好的添加劑感受性等優(yōu)點(diǎn)[3]。

鑒于加氫工藝的優(yōu)勢(shì)，本文以中海油某煉廠生產(chǎn)的石蠟基減四線餾分油（石蠟基VGO4）和石蠟基VGO4經(jīng)酮苯脫蠟所得的脫蠟油為原料，采用加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制工藝，進(jìn)行高黏度潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油研究，并對(duì)比不同工藝生產(chǎn)HVP10的差異。

1 ?實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料和儀器設(shè)備

1.1.1 ?實(shí)驗(yàn)原料

本研究以石蠟基VGO4（取自中海油某煉油廠的常減壓蒸餾裝置）和石蠟基VGO4經(jīng)酮苯脫蠟工藝所得的脫蠟油（酮苯脫蠟中試裝置所得）為原料，進(jìn)行潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的工藝研究。兩種原料油主要性質(zhì)見(jiàn)表1。

由表1可知，較石蠟基VGO4（1#原料油），經(jīng)酮苯脫蠟工藝所得的脫蠟油（2#原料油和3#原料油）的性質(zhì)變化較大，其鏈烷烴含量降低，總環(huán)烷烴和總芳烴呈上升趨勢(shì)，族組成的變化致使油品的運(yùn)動(dòng)黏度、密度、硫含量和氮含量變大，蠟含量和凝點(diǎn)降低。

1.1.2 ?儀器設(shè)備

本試驗(yàn)采用的主要裝置、儀器有：400 mL固定床加氫試驗(yàn)裝置（邁瑞爾（上海）有限公司制造）;10 L/h 酮苯脫蠟裝置（大連遠(yuǎn)東興儀器有限公司生產(chǎn)）;CANNON CAV-2100運(yùn)動(dòng)黏度測(cè)定儀;HO-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[7]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，該過(guò)程將潤(rùn)滑油中高傾點(diǎn)的長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴組分轉(zhuǎn)化為低傾點(diǎn)的單支鏈、雙支鏈等異構(gòu)烷烴，以改善潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的凝點(diǎn)、傾點(diǎn)等低溫流動(dòng)性能，同時(shí)該過(guò)程獲得的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的黏度指數(shù)和收率損失較小[8]。該原料油經(jīng)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 ?加氫處理試驗(yàn)

加氫處理催化劑為市售產(chǎn)品，目的是脫除原料油中的硫、氮及芳烴，以得到滿足異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制催化劑進(jìn)料要求的樣品（硫含量<2 mg/kg，氮含量<2 mg/kg）。

本研究在固定加氫處理工藝氫分壓為15 MPa，氫油體積比為1 000∶1的前提下，進(jìn)行了反應(yīng)溫度和體積空速的條件考察實(shí)驗(yàn)。其中，減四線餾分油和脫蠟油的條件考察實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2、圖3和表2所示。

由圖2和圖3可知：

（1）1#原料油在0.9 h-1、0.75 h-1和0.6 h-1下，反應(yīng)溫度分別為407 ℃、402 ℃和397 ℃的條件下得到氮含量小于2 mg/kg的加氫生成油，即反應(yīng)溫度與體積空速為正相關(guān)，體積空速每降低0.15 h-1，反應(yīng)溫度降低5 ℃。

（2）固定體積空速為0.9 h-1，1#和2#原料油分別在407 ℃和412 ℃的反應(yīng)條件下，得到氮含量小于2 mg/kg的加氫生成油;而3#原料油的反應(yīng)溫度高達(dá)417 ℃時(shí)，氮含量仍較高，為5.7 mg/kg。2#原料油和3#原料油硫含量和氮含量偏高，增加了加氫處理反應(yīng)脫硫、脫氮的苛刻度。

由圖2和圖4可知：

（1）1#原料油的加氫處理實(shí)驗(yàn)表明，在其他試驗(yàn)條件固定的前提下，隨著反應(yīng)溫度的降低及體積空速的變小，所得生成油的運(yùn)動(dòng)黏度、密度、鏈烷烴含量及≥440 ℃餾分的收率呈增大趨勢(shì)。原因?yàn)樵谳^高的反應(yīng)溫度下，伴隨著加氫脫硫、脫氮及加氫飽和反應(yīng)的同時(shí)，發(fā)生環(huán)飽和及開(kāi)環(huán)反應(yīng)，使得大量低餾分生成。

（2）在相同的體積空速（0.9 h-1）下，較1#原料油，2#原料油的加氫處理反應(yīng)條件更為苛刻，且≥440 ℃餾分的收率偏低。

2.2 ?異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制試驗(yàn)

結(jié)合加氫處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該實(shí)驗(yàn)以條件G和條件H的生成油為原料，進(jìn)行異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制實(shí)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500∶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，≥440 ℃餾分的收率和傾點(diǎn)隨反應(yīng)條件的變化如表3和圖5所示。

由表3和圖5所示：

（1）G條件生成油的異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制試驗(yàn)表明，在其他試驗(yàn)條件不變的條件下，隨著反應(yīng)溫度的提高，目標(biāo)產(chǎn)品的收率降低，傾點(diǎn)降低，其中條件2所得的≥440 ℃餾分的運(yùn)動(dòng)黏度、密度、黏度指數(shù)和傾點(diǎn)等達(dá)到中石油HVIP 10的指標(biāo)要求[9]。

（2）在反應(yīng)溫度為350 ℃的條件下，較G條件生成油的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，H條件生成油經(jīng)異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制所得的≥440 ℃餾分油收率僅為27.04%，低11%，且傾點(diǎn)較高，為-3 ℃，遠(yuǎn)高于HVIP 10的指標(biāo)要求（傾點(diǎn)不高于-15 ℃）[9]。

2.3 ?樣品制備實(shí)驗(yàn)

根據(jù)表2和表3所示的條件考察試驗(yàn)的結(jié)果，得到優(yōu)化的試驗(yàn)條件，具體如表4所示，并以該條件進(jìn)行樣品放大，得到了與中石油HVIP 10性質(zhì)相當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油基礎(chǔ)油，具體性質(zhì)如表5所示。

3 ?結(jié)論

（1）石蠟基VGO4經(jīng)酮苯脫蠟工藝改變了加氫進(jìn)料的結(jié)構(gòu)族組成，其環(huán)烷烴和芳烴含量升高，鏈烷烴降低，硫含量和氮含量升高，致使加氫反應(yīng)條件更為苛刻，且目標(biāo)產(chǎn)品收率降低。

（2）以石蠟基VGO4為原料，在加氫處理段氫分壓為15 MPa，反應(yīng)溫度為397 ℃，體積空速為0.6 h-1，氫油體積比為1 000∶1;異構(gòu)脫蠟和補(bǔ)充精制段氫分壓為15 MPa，反應(yīng)溫度分別為350 ℃和240 ℃，體積空速均為1.0 h-1，氫油體積比為500∶1的條件下，得到收率約為38%，性質(zhì)與市售產(chǎn)品相當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油基礎(chǔ)油HVIP 10。

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[9]mwh1208.Q-SY44-2009通用潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn)[EB/OL].https： //wenku.baidu.com/view/74b821c94693daef5ef73d48.