任建松，郭春梅，張 光

(1.中海油氣開(kāi)發(fā)利用公司，北京 100029；2.雪佛龍魯姆斯全球公司)

西江蠟油全氫法生產(chǎn)API Ⅱ+類(lèi)基礎(chǔ)油先導(dǎo)試驗(yàn)

任建松1，郭春梅1，張 光2

(1.中海油氣開(kāi)發(fā)利用公司，北京 100029；2.雪佛龍魯姆斯全球公司)

以中海油西江原油減三線(xiàn)蠟油和減四線(xiàn)蠟油為原料，采用全氫法高壓加氫工藝及配套催化劑，在模擬工業(yè)裝置上進(jìn)行了制備API Ⅱ+類(lèi)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的先導(dǎo)性試驗(yàn)。結(jié)果表明：采用全氫工藝可以生產(chǎn)符合API Ⅱ+4 cSt和API Ⅱ+8 cSt指標(biāo)的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油，黏度指數(shù)達(dá)到118以上，濁點(diǎn)-10 ℃以下，傾點(diǎn)-28 ℃以下，是優(yōu)異的內(nèi)燃機(jī)油和工業(yè)油調(diào)合組分；加氫裂化、異構(gòu)脫蠟的反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品收率、運(yùn)動(dòng)黏度、黏度指數(shù)、傾點(diǎn)、濁點(diǎn)等性能影響較大；在適當(dāng)反應(yīng)溫度下，減三線(xiàn)蠟油的4 cSt產(chǎn)品收率約64%，減四線(xiàn)蠟油的8 cSt產(chǎn)品收率約54%。

西江原油 加氫工藝 異構(gòu)脫蠟 潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油

高壓加氫是生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的良好工藝，具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量好、運(yùn)行成本低的特點(diǎn)[1-3]。中海油氣泰州石化有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)泰州石化)分別引進(jìn)環(huán)烷基潤(rùn)滑油加氫技術(shù)和石蠟基潤(rùn)滑油加氫技術(shù)建設(shè)工業(yè)生產(chǎn)裝置，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程中，根據(jù)原料特點(diǎn)和產(chǎn)品要求，對(duì)催化劑體系、工藝操作條件進(jìn)行了系列性試驗(yàn)研究[4-5]。其中，石蠟基潤(rùn)滑油裝置引進(jìn)雪佛龍魯姆斯全球公司(ChevronLummusGlobal LLC，簡(jiǎn)稱(chēng)CLG)的加氫裂化-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制三段全氫法高壓加氫工藝包，裝置規(guī)模400 kta，以中海油西江原油減壓蠟油為原料，生產(chǎn)API Ⅱ+類(lèi)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油，計(jì)劃于2016年3月投產(chǎn)。泰州石化與CLG合作開(kāi)展了模擬工業(yè)裝置的先導(dǎo)性試驗(yàn)，重點(diǎn)考察反應(yīng)溫度與油品性質(zhì)的關(guān)系，篩選合適的工業(yè)生產(chǎn)條件。本文主要介紹西江蠟油全氫法生產(chǎn)API Ⅱ+類(lèi)基礎(chǔ)油先導(dǎo)試驗(yàn)結(jié)果。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 工藝流程和試驗(yàn)步驟

試驗(yàn)裝置基本模擬工業(yè)裝置，為分段連續(xù)運(yùn)行的三段高壓加氫中試裝置，工藝流程見(jiàn)圖1。加氫裂化反應(yīng)器的作用是脫除硫、氮、金屬雜質(zhì)并提高黏度指數(shù)，以滿(mǎn)足異構(gòu)脫蠟對(duì)進(jìn)料的要求；異構(gòu)脫蠟反應(yīng)器的作用是將正構(gòu)烷烴異構(gòu)為支鏈烷烴,改善油品的低溫流動(dòng)性；補(bǔ)充精制的作用是進(jìn)一步飽和芳烴以改善油品的安定性。

從蠟油原料進(jìn)加氫裂化到中間產(chǎn)品處理系統(tǒng)為連續(xù)操作。中間產(chǎn)品處理系統(tǒng)包括若干容器、加熱器、常壓分餾塔，對(duì)加氫裂化產(chǎn)品進(jìn)行收集和切割，去除包括干氣、石腦油、輕柴油在內(nèi)的輕組分，保留0.5%餾出溫度在340 ℃以上的未轉(zhuǎn)化油(UCO)中間產(chǎn)品。對(duì)中間產(chǎn)品進(jìn)行分析，以雜質(zhì)含量、黏度指數(shù)、收率為考察因素，篩選適合的加氫裂化操作條件，然后在理想加氫裂化操作條件下持續(xù)運(yùn)行，得到一定量的中間產(chǎn)品作為異構(gòu)脫蠟和補(bǔ)充精制原料。

循壞氫中硫化氫和氨的含量通過(guò)乙醇胺水洗而達(dá)到控制指標(biāo)。

1.2 試驗(yàn)原料

1.2.1 蠟油 蠟油原料為中海油西江原油的減三線(xiàn)蠟油(VGO3)、減四線(xiàn)蠟油(VGO4)，主要性質(zhì)見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)：蠟油原料的黏度指數(shù)和苯胺點(diǎn)較高，說(shuō)明西江蠟油是典型的石蠟基蠟油；從碳型分析來(lái)看，西江蠟油含有較多的芳烴，又屬于含芳烴的石蠟基油；減四線(xiàn)蠟油的硫、氮含量較高，因此加工難度大，需優(yōu)化加氫裂化來(lái)降低油品的硫、氮含量。

圖1 先導(dǎo)試驗(yàn)工藝流程示意

表1 原料油主要性質(zhì)

1) 由70 ℃分析數(shù)值計(jì)算得到。

1.2.2 催化劑 采用與工業(yè)裝置相同型號(hào)和級(jí)配的CLG公司的催化劑。減四線(xiàn)蠟油中含有較多的金屬雜質(zhì)，因此加氫裂化反應(yīng)器中裝填適量脫金屬催化劑，催化劑的裝填量見(jiàn)表2。

表2 催化劑的裝填量

1.3 目標(biāo)產(chǎn)品

工業(yè)裝置設(shè)計(jì)目標(biāo)產(chǎn)品為API Ⅱ+基礎(chǔ)油。試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)產(chǎn)品參考執(zhí)行中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn)QSY 44—2009中的API Ⅱ中HVIP，并結(jié)合實(shí)際和市場(chǎng)需求確定指標(biāo)，對(duì)油品的黏度指數(shù)、濁點(diǎn)、硫含量指標(biāo)的要求見(jiàn)表3。

表3 目標(biāo)產(chǎn)品指標(biāo)

2 結(jié)果與討論

2.1 加氫裂化操作條件及產(chǎn)品性質(zhì)

分別采用減三線(xiàn)蠟油和減四線(xiàn)蠟油作為加氫裂化原料，以API Ⅱ+4 cSt和API Ⅱ+8 cSt基礎(chǔ)油為目標(biāo)產(chǎn)品，得到UCO中間產(chǎn)品，進(jìn)行多個(gè)條件試驗(yàn)，結(jié)合異構(gòu)脫蠟最終產(chǎn)品的性質(zhì)，篩選加氫裂化的操作條件。操作條件和產(chǎn)品主要性質(zhì)見(jiàn)表4。由表4可見(jiàn)：①減三線(xiàn)蠟油進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)生產(chǎn)API Ⅱ+4 cSt時(shí)，隨著反應(yīng)溫度的升高，目標(biāo)UCO餾分收率和運(yùn)動(dòng)黏度減小，黏度指數(shù)增大；尤其是在基準(zhǔn)之上反應(yīng)溫度每升高1 ℃，UCO餾分收率下降約3百分點(diǎn)，表明前期升溫對(duì)UCO餾分收率影響不大，后期升溫對(duì)UCO餾分收率影響非常明顯；②由于異構(gòu)脫蠟催化劑對(duì)原料中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求小于15 μgg，減三線(xiàn)蠟油進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)生產(chǎn)API Ⅱ+4 cSt時(shí)，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求小于2 μgg，1號(hào)樣品氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.3 μgg，不符合異構(gòu)脫蠟催化劑對(duì)進(jìn)料的要求，3號(hào)樣品的UCO餾分收率太低，因此選擇2號(hào)樣品作為API Ⅱ+4 cSt后續(xù)異構(gòu)脫蠟的原料；③減四線(xiàn)蠟油進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)生產(chǎn)API Ⅱ+8 cSt時(shí)，隨著反應(yīng)溫度的升高，UCO餾分的運(yùn)動(dòng)黏度減小，黏度指數(shù)增大，氮含量逐漸降低；④4號(hào)樣品氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.72 μgg，超過(guò)了指標(biāo)要求，為避免UCO過(guò)度裂化，選擇5號(hào)樣品作為API Ⅱ+8 cSt后續(xù)異構(gòu)脫蠟的原料。

表4 加氫裂化操作條件及產(chǎn)品性質(zhì)

2.2 異構(gòu)脫蠟和補(bǔ)充精制操作條件及樣品性質(zhì)

試驗(yàn)采用異構(gòu)脫蠟反應(yīng)器和補(bǔ)充精制反應(yīng)器串聯(lián)方式進(jìn)行，兩個(gè)反應(yīng)器之間用冷卻器控制補(bǔ)充精制溫度。異構(gòu)脫蠟催化劑及其操作條件對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和收率有較大影響，異構(gòu)脫蠟的苛刻度直接影響產(chǎn)品的傾點(diǎn)和收率。補(bǔ)充精制過(guò)程主要是對(duì)不飽和烴進(jìn)行加氫飽和，提高產(chǎn)品的氧化安定性和光熱安定性，對(duì)產(chǎn)品關(guān)鍵性能影響較小。因此，試驗(yàn)主要考察反應(yīng)溫度對(duì)異構(gòu)脫蠟的影響。

以2號(hào)、5號(hào)樣品作為異構(gòu)脫蠟生產(chǎn)API Ⅱ+4 cSt、API Ⅱ+8 cSt的基礎(chǔ)油原料，具體操作條件和產(chǎn)品主要性質(zhì)見(jiàn)表5。由表5可見(jiàn)：隨著異構(gòu)脫蠟反應(yīng)溫度的升高，油品的傾點(diǎn)和濁點(diǎn)更低，即低溫性能更好，黏度指數(shù)逐漸降低，在進(jìn)行生產(chǎn)4 cSt基礎(chǔ)油的異構(gòu)脫蠟和補(bǔ)充精制時(shí)，7，8，9號(hào)產(chǎn)品性質(zhì)均達(dá)到要求，綜合考慮加工成本、收率和油品性質(zhì)，確定7號(hào)樣品的操作條件作為工業(yè)生產(chǎn)API Ⅱ+4 cSt基礎(chǔ)油的操作條件，在此條件下目標(biāo)產(chǎn)品綜合收率達(dá)到64.49%；在進(jìn)行生產(chǎn)8 cSt基礎(chǔ)油的異構(gòu)脫蠟和補(bǔ)充精制時(shí)，10，11，12號(hào)產(chǎn)品性質(zhì)均達(dá)到要求，但10號(hào)油黏度指數(shù)達(dá)到123，遠(yuǎn)超過(guò)API Ⅱ+類(lèi)基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn)，而濁點(diǎn)卻沒(méi)有達(dá)到試驗(yàn)預(yù)期要求，同時(shí)12號(hào)樣品目標(biāo)產(chǎn)品綜合收率低，綜合考慮加工成本、收率和油品性質(zhì)，確定11號(hào)樣品的操作條件作為工業(yè)生產(chǎn)API Ⅱ+8 cSt基礎(chǔ)油的操作條件，在此條件下目標(biāo)產(chǎn)品綜合收率達(dá)到54.14%。

2.3 基礎(chǔ)油性質(zhì)分析

在最優(yōu)操作條件下持續(xù)運(yùn)行，制備一定量的API Ⅱ+4 cSt和API Ⅱ+8 cSt基礎(chǔ)油，即7號(hào)和11號(hào)油品，并進(jìn)行理化性能全面分析，檢驗(yàn)制備得到的兩種基礎(chǔ)油是否滿(mǎn)足指標(biāo)要求，除表5所列的運(yùn)動(dòng)黏度、傾點(diǎn)、濁點(diǎn)、黏度指數(shù)外，其余指標(biāo)見(jiàn)表6。

表5 異構(gòu)脫蠟和補(bǔ)充精制操作條件及產(chǎn)品性質(zhì)

1) 目標(biāo)產(chǎn)品綜合收率指重質(zhì)潤(rùn)滑油目標(biāo)產(chǎn)品相對(duì)于蠟油原料的收率，即表4中UCO餾分收率與表5重質(zhì)潤(rùn)滑油餾分收率乘積的分率。

表6 基礎(chǔ)油性質(zhì)分析結(jié)果

由表5、表6可知，API Ⅱ+4 cSt和API Ⅱ+8 cSt基礎(chǔ)油具有優(yōu)異的理化性能和族組成結(jié)構(gòu)，同時(shí)也具有良好的氧化安定性能，各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)均滿(mǎn)足表3的指標(biāo)要求，尤其是黏度指數(shù)分別為119和118，遠(yuǎn)超API Ⅱ類(lèi)基礎(chǔ)油的黏度指數(shù)并接近于API Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油性能，說(shuō)明制備的油品具有優(yōu)異的黏溫性能和理化性能，是調(diào)配內(nèi)燃機(jī)油和工業(yè)油的優(yōu)良組分。

3 結(jié) 論

(1) 以中海油西江原油減三線(xiàn)蠟油和減四線(xiàn)蠟油為原料，采用CLG的加氫裂化-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制的全氫工藝及其配套催化劑，可以成功生產(chǎn)符合API Ⅱ+4 cSt和API Ⅱ+8 cSt指標(biāo)要求的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。

(2) 反應(yīng)溫度對(duì)加氫裂化的產(chǎn)品收率、運(yùn)動(dòng)黏度和黏度指數(shù)影響很大。異構(gòu)脫蠟反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品收率、傾點(diǎn)和濁點(diǎn)影響較大，當(dāng)反應(yīng)溫度超過(guò)某值時(shí)，產(chǎn)品收率下降很快。在最優(yōu)反應(yīng)溫度下，減三線(xiàn)蠟油的4 cSt產(chǎn)品收率約為64%，減四線(xiàn)蠟油的8 cSt產(chǎn)品收率約為54%。

(3) API Ⅱ+4 cSt和API Ⅱ+8 cSt基礎(chǔ)油產(chǎn)品黏度指數(shù)分別達(dá)到119和118，接近于API Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油性能水平；相應(yīng)的傾點(diǎn)為-28 ℃和-29 ℃，濁點(diǎn)為-10 ℃和-11 ℃，低溫性能和其它各項(xiàng)理化指標(biāo)優(yōu)異，是調(diào)配內(nèi)燃機(jī)油和工業(yè)油的優(yōu)良組分。

[1] 裴文軍.潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝的選擇[J].煉油技術(shù)與工程，2012，42(7)：25-30

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PILOT TEST OF API Ⅱ+BASE OIL PRODUCTION FROM XIJIANG VGOS BY ALL-HYDROPROCESSING TECHNOLOGY

Ren Jiansong1， Guo Chunmei1， Zhang Guang2

(1.CNOOCOil&GasDevelopment&UtilizationCo.，Beijing100029； 2.ChevronLummusGlobalLLCUSA)

API Ⅱ+base oils were produced from CNOOC Xijiang VGO#3 and VGO#4 using CLG high pressure all-hydroprocessing technology and catalysts in pilot plant. The test results indicate that the API Ⅱ+4 cSt and API Ⅱ+8 cSt base oils can successfully be produced by all hydroprocessing technology. The viscosity indexes of two products are both >118， the cloud point <-10 ℃， and pour point <-28 ℃. Both are excellent blending components for engine oils and industrial lubes. The reaction temperatures of hydrocracking and isodewaxing are the most important factors on base oil yield， kinematic viscosity， viscosity index， pour point and cloud point. At the optimum reaction temperature， the 4 cSt oil yield from VGO#3 is about 64%， and the 8cSt oil yield from VGO#4 is about 54%.

Xijiang crude； hydroprocess； isodewaxing； base oil

2015-10-22； 修改稿收到日期： 2016-02-14。

任建松，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事煉油生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

任建松，E-mail：renjs2@cnooc.com.cn。