基礎(chǔ)油加氫催化劑性能評(píng)定及應(yīng)用

張浩,王澤愛(ài),宮衛(wèi)國(guó),黃小珠,余文東

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

0 引言

加氫裂化尾油是加氫裂化裝置未轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，具有低氮、低硫、飽和烴和黏度指數(shù)高等特性，是生產(chǎn)APIⅡ類或Ⅲ類加氫基礎(chǔ)油的理想原料[1-2]?；葜菔?0萬(wàn)t/a潤(rùn)滑油加氫裝置以加氫裂化尾油為原料，采用加氫異構(gòu)和加氫精制技術(shù)，主要生產(chǎn)60N和150N基礎(chǔ)油產(chǎn)品[3]。該裝置2011年5月建成投產(chǎn)，當(dāng)時(shí)采用國(guó)外公司的加氫異構(gòu)和加氫精制催化劑[4]。裝置運(yùn)行至2019年，因加氫異構(gòu)催化劑床層壓降升高和加氫精制催化劑精制能力下降等問(wèn)題[5 ]，對(duì)催化劑進(jìn)行更換。為此采用該工業(yè)裝置的加氫尾油原料，并模擬工藝參數(shù)，對(duì)國(guó)內(nèi)、外四種潤(rùn)滑油加氫異構(gòu)-加氫精制催化劑組合進(jìn)行中試評(píng)定，得到基礎(chǔ)油的性能，以及各餾分的收率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并對(duì)優(yōu)選確定的催化劑組合工業(yè)應(yīng)用性能與中試評(píng)定結(jié)果進(jìn)行比較。

1 試驗(yàn)部分

1.1 加氫中試裝置及試驗(yàn)工藝參數(shù)

在加氫中試裝置上中試試驗(yàn)，原料油經(jīng)加壓后依次進(jìn)入加氫異構(gòu)脫蠟反應(yīng)器R101和加氫精制反應(yīng)器R102，產(chǎn)物進(jìn)入冷卻分離系統(tǒng)后，以氫氣為主的氣相進(jìn)入循環(huán)氫系統(tǒng)，液相經(jīng)汽提塔分離出氣相產(chǎn)物后進(jìn)入產(chǎn)品罐。中試試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1。其中異構(gòu)化溫度的具體值根據(jù)催化劑廠商的推薦而確定。

表1 中試試驗(yàn)參數(shù)

加氫中試液體產(chǎn)物在實(shí)沸點(diǎn)蒸餾儀蒸餾切割，得到輕組分、60N和150N基礎(chǔ)油產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)原料及催化劑

試驗(yàn)采用潤(rùn)滑油加氫工業(yè)裝置的同一批次加氫裂化尾油原料，其原料性質(zhì)見(jiàn)表2。該原料硫和氮含量都極低[6]，滿足不同廠家的催化劑對(duì)原料硫和氮含量的指標(biāo)要求。

表2 加氫裂化尾油原料性質(zhì)

表2(續(xù))

評(píng)定的四種加氫異構(gòu)和加氫精制催化劑組合中催化劑組合1和組合2是國(guó)外知名公司樣品，組合3和組合4是國(guó)內(nèi)公司樣品。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果

催化劑供應(yīng)商推薦的異構(gòu)溫度[7]下，4個(gè)加氫催化劑組合下的加氫中試產(chǎn)物性能和各餾分的收率分別見(jiàn)表3和表4。由表3可知，4種催化劑組合下基礎(chǔ)油的性能都滿足產(chǎn)品指標(biāo)要求，但異構(gòu)化溫度3>2>1>4，組合1下的基礎(chǔ)油產(chǎn)品紫外吸光系數(shù)最高。

表3 基礎(chǔ)油主要性質(zhì)

由表4可知，催化劑組合1和2下的基礎(chǔ)油總收率分別為82%和83%，但催化劑組合3和4下的基礎(chǔ)油總收率分別為73.4%和75%，總液收也低于催化劑組合1和2。另外，催化劑組合1和2均可承諾9年質(zhì)保，但催化劑組合3和4僅承諾3年質(zhì)保。

表4 各產(chǎn)物收率

雖然催化劑組合3和4具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但其基礎(chǔ)油收率低，且催化劑壽命僅承諾3年質(zhì)保，催化劑組合1和2具有整體優(yōu)勢(shì)。公司150N除用在潤(rùn)滑油生產(chǎn)中外[8-9]，也用做淺色橡膠的增塑劑、白色紡織品的紡織助劑組分等[10]，這些應(yīng)用領(lǐng)域要求150N耐黃變，即具有優(yōu)異的光和熱穩(wěn)定性能[11]，為此最終確定了150N紫外吸光系數(shù)低的催化劑組合2。

表3(續(xù))

表4(續(xù))

2 工業(yè)應(yīng)用

工業(yè)裝置主要由異構(gòu)脫蠟(IDW)和加氫后精制(HDF)兩段臨氫反應(yīng)串聯(lián)組成，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)常、減壓分離后得到合格產(chǎn)品。其原則工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 原則工藝流程

催化劑經(jīng)密相裝填、低溫干燥、高溫還原活化后，開(kāi)始進(jìn)料工業(yè)應(yīng)用，原油性質(zhì)見(jiàn)表5，工業(yè)應(yīng)用6個(gè)月后產(chǎn)品性能趨于穩(wěn)定，其工藝參數(shù)和產(chǎn)品性能分別見(jiàn)表6和表7。

表5 加氫裂化尾油原料性質(zhì)

表5(續(xù))

表6 工業(yè)裝置工藝參數(shù)

與中試原料相比，該批加氫裂化尾油餾程收窄，初餾點(diǎn)升高50.1 ℃，終餾點(diǎn)降低44.9 ℃；100 ℃黏度增加0.082 mm2/s；黏度指數(shù)降低12個(gè)單位； 芳烴含量增大導(dǎo)致苯胺點(diǎn)增加2.6 ℃，芳烴指數(shù)增加4個(gè)單位，且也增大了紫外吸光系數(shù)。

對(duì)比表1～表7可知，工業(yè)應(yīng)用與中試的工藝參數(shù)基本一致，工業(yè)產(chǎn)品60N、150N的紫外吸光系數(shù)較中試產(chǎn)品高，黏度指數(shù)較中試產(chǎn)品低，主要因該批原料的芳烴含量增大、黏度指數(shù)降低所致[12-13]，其他性能與中試產(chǎn)品基本相當(dāng)。

表7 基礎(chǔ)油產(chǎn)品性質(zhì)

工業(yè)產(chǎn)品的輕油、60N和150N收率分別為12.27%、52.76%和32.85%，總液收為97.88%。與表4催化劑組合2中數(shù)據(jù)相比，總液收基本相當(dāng)，但輕油收率降低2.03%，因該批原料變重所致，這與徐占武等人的研究結(jié)果[14]基本吻合。

3 結(jié)論

(1)四種催化劑組合的加氫中試結(jié)果表明都能滿足基礎(chǔ)油的指標(biāo)要求，但催化劑組合2下的基礎(chǔ)油收率高，且具有最低的紫外吸光系數(shù)。

(2)催化劑組合2的工業(yè)應(yīng)用與中試評(píng)定結(jié)果基本一致，其基礎(chǔ)油收率略高，但黏度指數(shù)略低，且紫外吸光系數(shù)略高，是原料的性質(zhì)差異所致。