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        加氫法生產(chǎn)石蠟基高黏度及高黏度指數(shù)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

        2015-09-03 10:56:31孫進(jìn)法陳曉華王雪梅
        石油煉制與化工 2015年5期
        關(guān)鍵詞:催化劑工藝生產(chǎn)

        趙 凱,孫進(jìn)法,陳曉華,王雪梅

        (中國(guó)石油克拉瑪依石化公司,新疆 克拉瑪依 834003)

        加氫法生產(chǎn)石蠟基高黏度及高黏度指數(shù)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

        趙 凱,孫進(jìn)法,陳曉華,王雪梅

        (中國(guó)石油克拉瑪依石化公司,新疆 克拉瑪依 834003)

        中國(guó)石油克拉瑪依石化公司以石蠟基減四線餾分油為原料,采用以異構(gòu)脫蠟催化劑為核心的催化劑復(fù)配工藝及其配套的加氫組合工藝生產(chǎn)高黏度及高黏度指數(shù)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明,采用該催化劑復(fù)配工藝及加氫組合工藝成功生產(chǎn)出了合格的高黏度(100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度在8 mm2/s以上)及高黏度指數(shù)(大于110)的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。

        加氫組合工藝 加氫裂化催化劑 加氫異構(gòu)脫蠟催化劑 潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油

        日益嚴(yán)格的環(huán)保要求、不斷出現(xiàn)的新型機(jī)械設(shè)備、汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展以及激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)都使?jié)櫥图?jí)別不斷提高,這就要求潤(rùn)滑油必須清潔化,低磷、低硫、低灰分,具有高的抗氧化性能、高清凈性和分散性、低揮發(fā)性、良好的黏溫性質(zhì)和低溫流動(dòng)性以及長(zhǎng)的使用壽命[1]。APIⅡ及Ⅲ類基礎(chǔ)油主要應(yīng)用于調(diào)制內(nèi)燃機(jī)油,內(nèi)燃機(jī)油廣泛用于各種汽油機(jī)和柴油機(jī)的摩擦部位,其作用為:一是減摩,使發(fā)動(dòng)機(jī)摩損減少,起延長(zhǎng)壽命和節(jié)能降耗的作用;二是防銹和冷卻,起保護(hù)和換熱作用,保護(hù)設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行;三是兼具密封、清洗潤(rùn)滑表面雜質(zhì)的功能,使?jié)櫥瑘?chǎng)所保持一個(gè)好的環(huán)境,確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

        根據(jù)API基礎(chǔ)油的分類,Ⅱ類基礎(chǔ)油的黏度指數(shù)要求不小于80,Ⅲ類基礎(chǔ)油的黏度指數(shù)要求不小于120。APIⅡ及Ⅲ類基礎(chǔ)油一般采用加氫工藝生產(chǎn),國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的加氫工藝主要有加氫裂化(潤(rùn)滑油和燃料型)和加氫異構(gòu)化等。

        目前成套的高黏度指數(shù)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)技術(shù)主要有Chevron公司的加氫裂化-異構(gòu)脫蠟(Isodewa)技術(shù),Exxon-Mobil公司的加氫裂化-選擇性異構(gòu)脫蠟技術(shù),中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院的加氫裂化-加氫異構(gòu)化技術(shù),Shell公司的加氫裂化-加氫異構(gòu)化技術(shù)和撫順石油化工研究院的加氫處理技術(shù)[2-5]。高黏度指數(shù)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn)取決于兩個(gè)方面:一是原料油的石蠟基特性,石蠟基特性越強(qiáng),原料的黏度指數(shù)越高;二是成套全加氫技術(shù)的先進(jìn)性,而高效異構(gòu)脫蠟催化劑的選用是決定全加氫技術(shù)方案經(jīng)濟(jì)性的核心。

        中國(guó)石油克拉瑪依石化公司以石蠟基減四線餾分油為原料,采用以異構(gòu)脫蠟為核心的催化劑復(fù)配工藝及其配套的加氫組合工藝生產(chǎn)高黏度及高黏度指數(shù)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。本文主要對(duì)該工藝的工業(yè)應(yīng)用情況及結(jié)果進(jìn)行介紹。

        1 工業(yè)裝置及催化劑

        1.1 工業(yè)裝置介紹

        中國(guó)石油克拉瑪依石化公司Ⅱ套潤(rùn)滑油高壓加氫裝置包括兩段加氫反應(yīng)器,其中一段加氫反應(yīng)系統(tǒng)包括保護(hù)反應(yīng)器和加氫裂化反應(yīng)器,裝有國(guó)外催化劑公司生產(chǎn)的A和B兩種催化劑;二段加氫反應(yīng)系統(tǒng)包括異構(gòu)化反應(yīng)器和后精制反應(yīng)器,分別裝填貴金屬催化劑C和D。

        1.2 催化劑性能

        (1) A是某國(guó)外催化劑公司最新的具有最高活性的Ni/Mo型催化劑,具有活性中心的高分散性,達(dá)到完全硫化狀態(tài),在進(jìn)行脫氮、脫硫和芳烴飽和時(shí)具有很高的活性。因?yàn)椴恍枰⒘蜻M(jìn)行硫化,只需激活催化劑,因此相對(duì)于傳統(tǒng)的催化劑而言,開(kāi)工過(guò)程能有效控制。

        (2) B是某國(guó)外催化劑公司研發(fā)的用于對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行質(zhì)量提升的催化劑。B具有較高的活性,特別是對(duì)芳烴飽和的活性。通過(guò)對(duì)原料油的加氫裂化及芳烴飽和來(lái)提高黏度指數(shù)。

        (3) C是一種異構(gòu)脫蠟催化劑,負(fù)載有貴金屬。除了異構(gòu)脫蠟的活性外,這種催化劑還具有較高的芳烴飽和性能。該催化劑以氧化態(tài)形式存在,需要經(jīng)過(guò)器內(nèi)還原后才具有活性。

        (4) D是硅-鋁基貴金屬催化劑,起后精制作用,具有較高的芳烴飽和性能。這種催化劑可用于藥用級(jí)白油的生產(chǎn)。該催化劑以氧化態(tài)形式存在,需要經(jīng)過(guò)器內(nèi)還原后才具有活性。

        1.3 催化劑裝填

        重餾分原料油中含有大量的金屬雜質(zhì),因此,需要裝填脫金屬催化劑來(lái)保護(hù)加氫裂化、加氫異構(gòu)化和加氫精制催化劑,避免金屬中毒。裝填的級(jí)配材料用來(lái)降低床層壓降、優(yōu)化催化劑分布。A和B催化劑采用密相裝填法裝填,其余催化劑采用普通“布袋法”裝填。催化劑的實(shí)際裝填情況見(jiàn)表1。

        表1 催化劑的實(shí)際裝填情況

        2 石蠟基潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的工業(yè)試生產(chǎn)

        2.1 原料性質(zhì)

        石蠟基潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油工業(yè)生產(chǎn)的原料為石蠟基減四線油,6批原料的性質(zhì)見(jiàn)表2。為便于比較,將環(huán)烷基減四線油性質(zhì)也列入表2。由表2可以看出:由于石蠟基原料含有較多的直鏈烷烴,而環(huán)烷基原料含有較多的環(huán)烷烴和芳香烴,所以石蠟基原料比環(huán)烷基原料的黏度指數(shù)高;與環(huán)烷基原料相比較,由于蠟含量高,石蠟基原料的凝點(diǎn)較高;6批原料的性質(zhì)基本接近。

        2.2 主要操作條件

        6次生產(chǎn)的主要操作條件如表3所示,其中,第2次和第3次生產(chǎn)得到的重質(zhì)潤(rùn)滑油,由于濁點(diǎn)不合格,又經(jīng)過(guò)Ⅰ套高壓加氫裝置的降凝和后精制反應(yīng)系統(tǒng)(裝填降凝催化劑)處理,進(jìn)一步降濁點(diǎn)。第4~6次生產(chǎn)時(shí),對(duì)原料和工業(yè)操作條件進(jìn)行了調(diào)整。

        2.3 產(chǎn)品性質(zhì)與收率

        2.3.1 中間油性質(zhì) 6次生產(chǎn)的中間油性質(zhì)如表4所示。從表4可以看出,中間油的性質(zhì)比較穩(wěn)定,黏度指數(shù)最高可達(dá)133。說(shuō)明加氫裂化催化劑A和B的復(fù)配工藝具有較強(qiáng)的加氫脫硫、脫氮以及芳烴飽和性能,能夠確保中間油的硫、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5μg/g。

        表2 生產(chǎn)原料的性質(zhì)

        表3 主要操作條件

        表4 中間油的性質(zhì)分析數(shù)據(jù)

        2.3.2 潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)品的性質(zhì) 表5是重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)品的性質(zhì)。由表5可以看出,中間油經(jīng)過(guò)異構(gòu)化后,產(chǎn)品的黏度指數(shù)降低至110左右,說(shuō)明異構(gòu)催化劑C在一定程度上會(huì)導(dǎo)致黏度指數(shù)降低。所以,不建議通過(guò)連續(xù)提高異構(gòu)化反應(yīng)溫度來(lái)降低產(chǎn)品的濁點(diǎn)。

        第2次和第3次生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)Ⅰ套高壓加氫裝置降凝和后精制系統(tǒng)后,濁點(diǎn)明顯降低。對(duì)原料和工業(yè)操作條件進(jìn)行調(diào)整后,第4~6次生產(chǎn)的產(chǎn)品濁點(diǎn)明顯降低,但在生產(chǎn)后期濁點(diǎn)略有回升。由此可以推斷,降凝催化劑比異構(gòu)催化劑具有較強(qiáng)的降濁點(diǎn)性能。

        2.3.3 產(chǎn)品收率 主要產(chǎn)品的收率如表6所示。

        表5 潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)品的性質(zhì)分析數(shù)據(jù)

        注: 2-a和3-a分別表示第2次和第3次生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)I套高壓加氫裝置降凝和后精制系統(tǒng)處理后得到的產(chǎn)物。

        表6 產(chǎn)品收率 w,%

        由表3和表6可以看出,隨著催化劑C床層溫度升高,非理想異構(gòu)化反應(yīng)加劇,導(dǎo)致催化劑C的選擇性降低,從而使得重質(zhì)基礎(chǔ)油的收率降低。很明顯,在第1次生產(chǎn)中,當(dāng)催化劑C溫度最高時(shí),重質(zhì)潤(rùn)滑油的收率僅有28.51%。

        3 結(jié) 論

        (1) 以克拉瑪依石蠟基減四線餾分油為原料,采用加氫裂化催化劑、加氫異構(gòu)脫蠟催化劑的復(fù)配工藝及其配套的加氫組合工藝,在工業(yè)裝置上成功生產(chǎn)出了合格的石蠟基高黏度及高黏度指數(shù)的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。該催化劑復(fù)配工藝及加氫組合工藝的工業(yè)化裝置通過(guò)略微改變操作條件和生產(chǎn)方案,還可用于其它黏度等級(jí)的高黏度指數(shù)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn),具有良好的應(yīng)用前景。

        (2) 加氫裂化催化劑A和B的復(fù)配工藝能夠生產(chǎn)黏度指數(shù)在110以上的石蠟基基礎(chǔ)油,并具有較強(qiáng)的加氫脫硫、脫氮以及芳烴飽和性能,確保中間油的硫、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5μ]g/g。

        (3) 當(dāng)異構(gòu)脫蠟催化劑C的床層溫度過(guò)高時(shí),隨著溫度增加,潤(rùn)滑油產(chǎn)品收率降低。

        (4) 異構(gòu)脫蠟催化劑C和后精制催化劑D復(fù)配工藝的降傾點(diǎn)性能較強(qiáng),但是不能有效地降低濁點(diǎn)。根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要,可通過(guò)對(duì)原料和工業(yè)操作條件進(jìn)行調(diào)整或者對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步的加氫來(lái)降濁點(diǎn)。

        [1] 李大東.加氫處理工藝與工程[M].北京:中國(guó)石化出版社,2004:1079

        [2] 王玉章,祖德光,王子軍.加氫法生產(chǎn)APIⅡ和Ⅲ類基礎(chǔ)油[J].潤(rùn)滑油,2005,20(2):16-19

        [3] 孟祥彬,高善彬,孫發(fā)民,等.石蠟基原料油加氫異構(gòu)脫蠟制潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油催化劑的研制[J].石油煉制與化工,2014,45(11):33-37

        [4] 孫國(guó)權(quán),姚春雷,全輝,等.全氫法生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油技術(shù)的開(kāi)發(fā)及工業(yè)應(yīng)用[J].石油煉制與化工,2014,45(10):77-82

        [5] 汪軍平,許孝玲,王華,等.超高黏度指數(shù)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝研究[J].石油煉制與化工,2014,45(8):82-86

        簡(jiǎn) 訊

        Equistar公司開(kāi)發(fā)兩步歧化制丙烯工藝

        Equistar公司提出一種丁烯和乙烯歧化制丙烯工藝,該工藝的優(yōu)勢(shì)在于采用兩步歧化,使丁烯轉(zhuǎn)化率超過(guò)85%。該工藝流程為:乙烯和丁烯(摩爾比為0.3∶1~3∶1)在第一歧化催化劑作用下,反應(yīng)生成包括乙烯、丙烯、丁烯和C5以上的烯烴,分離后形成包括乙烯和丙烯的第一頂部氣體和包括丁烯和C5以上烯烴的底部de-propenized氣體,將底部氣體和乙烯(其中乙烯和丁烯摩爾比為2∶1~10∶1)在第二歧化催化劑作用下,形成包括乙烯、丙烯、丁烯和C5以上烯烴的第二歧化產(chǎn)物,分離后形成由乙烯和丙烯組成的第二頂部氣體,最終將第一、第二頂部氣體中的丙烯分離出來(lái)。歧化催化劑為過(guò)渡金屬氧化物。

        [中國(guó)石化有機(jī)原料科技情報(bào)中心站供稿]

        PRODUCTION OF HIGH VISCOCITY AND HIGH VI PARAFFIN-BASE BASE OIL BY HYDRO-TECHNOLOGY

        Zhao Kai,Sun Jinfa,Chen Xiaohua,Wang Xuemei

        (KaramayPetrochemicalCompany,PetroChina,Karamay,Xinjiang834003)

        A combined catalyst system with iso-dewaxing catalyst as a core and relative hydro-technologies were used for production of high viscosity and high viscosity index base oil. The paraffin-based fraction of the 4th side cut of vacuum tower of Karamay Petrochemical Company,PetroChina was used as a feedstock. The industrial results show that the base oil with viscosity (100 ℃) >8 mm2/s and VI>110 can be obtained by the above combined technology.

        combined hydro-process; hydrocracking catalyst; hydroisodewaxing catalyst; base oil

        2014-11-13; 修改稿收到日期: 2015-01-15。

        趙凱,工程師,主要從事煉油規(guī)劃管理研究工作。

        孫進(jìn)法,E-mail:sjf@petrochina.com.cn。

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