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        重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油的原料制備及加工工藝的研究

        2019-04-18 03:42:48張翠偵焦祖凱朱長申許海龍徐巖峰
        潤滑油 2019年2期
        關(guān)鍵詞:工藝

        張翠偵,焦祖凱,朱長申,許海龍,徐巖峰

        (中國海油煉油化工科學(xué)研究院(北京)有限公司, 山東 青島 266500)

        0 引言

        重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)油、車輛齒輪油、船舶發(fā)動機(jī)油、重負(fù)荷齒輪油和潤滑脂等產(chǎn)品的生產(chǎn),市場需求量較大。而重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油缺乏,且資源難覓。

        減壓渣油作為生產(chǎn)重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油的原料,通常是經(jīng)過溶劑脫瀝青工藝生產(chǎn)脫瀝青油,即殘渣潤滑油的原料[1-3]。試驗證明[4],以丙烷作溶劑時,選擇性較高,脫瀝青油的品質(zhì)最好,其殘?zhí)恐底畹?,是加工生產(chǎn)潤滑油的理想原料。故國內(nèi)外潤滑油型的溶劑脫瀝青工藝,幾乎都是丙烷脫瀝青工藝。

        本文以環(huán)烷基原油經(jīng)常減壓工藝所得的減壓渣油和石蠟基原油經(jīng)常減壓工藝所得的減壓渣油為原料,考察溶劑脫瀝青試驗影響因素,包括抽提溫度、劑油體積比等對脫瀝青油性質(zhì)的影響,旨在拓寬生產(chǎn)重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油的資源。

        1 實驗部分

        1.1 試驗材料

        試驗原料為環(huán)烷基原油經(jīng)常減壓工藝所得的減壓渣油(1#減壓渣油)和石蠟基原油經(jīng)常減壓工藝所得的減壓渣油(2#減壓渣油),主要性質(zhì)見表1。

        表1 減壓渣油性質(zhì)

        表1(續(xù))

        注:*方法源于交通運(yùn)輸部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“JTG E20-2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程”。

        由表1可知,兩種減壓渣油的硫含量、氮含量、膠質(zhì)及殘?zhí)康染?,性質(zhì)較差;且兩種減壓渣油的組成差別較大,石蠟基減壓渣油的飽和分較環(huán)烷基減壓渣油高,膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量較低。

        1.2 試驗裝置及催化劑

        丙烷脫瀝青試驗采用連續(xù)式丙烷脫瀝青試驗裝置,處理能力為1.0 kg/h,萃取塔內(nèi)裝填規(guī)整填料,操作壓力為4 MPa。工藝原則流程如圖1所示。

        圖1 丙烷脫瀝青中試裝置原則流程

        丙烷為市售產(chǎn)品,純度為97.92%。溶劑組成如表2所示。

        表2 溶劑組成

        表2(續(xù))

        2 結(jié)果與討論

        2.1 1#減壓渣油丙烷脫瀝青試驗

        該試驗以1#減壓渣油為原料,對丙烷脫瀝青工藝操作參數(shù)如劑油比、抽提溫度等進(jìn)行考察。

        2.1.1 劑油比對脫瀝青油性質(zhì)的影響

        劑油比作為一個重要的影響因素,其大小決定了溶劑循環(huán)量的大小,對脫瀝青油收率、質(zhì)量和工藝過程的能耗都會產(chǎn)生直接的影響。故以1#減壓渣油為原料,在其他影響因素固定的前提下,進(jìn)行劑油比的考察試驗,試驗條件和結(jié)果如表3所示。

        表3 1#減壓渣油不同劑油比下丙烷脫瀝青試驗結(jié)果

        由表3可知:

        (1)在抽提溫度等條件固定的前提下,劑油比由4∶1提高至10∶1,脫瀝青油的收率由23.7%增至35.8%,但殘?zhí)?、硫含量及氮含量等指?biāo)呈上升趨勢,油品質(zhì)量變差;

        (2)劑油比為6∶1時,所得脫瀝青油的殘?zhí)恐禐?.05%,滿足加氫試驗的進(jìn)料要求(要求殘?zhí)恐?1.2%)。

        2.1.2 抽提溫度對脫瀝青油性質(zhì)的影響

        抽提溫度對脫瀝青過程影響較大,且最靈敏,作為控制脫瀝青油收率和選擇性的主要控制因素。因1#減壓渣油最佳抽提劑油比為6∶1,本試驗固定該劑油比進(jìn)行抽提溫度的考察,試驗條件和結(jié)果如表4所示。

        表4 1#減壓渣油不同抽提溫度下丙烷脫瀝青試驗結(jié)果(系統(tǒng)壓力4 MPa,劑油比6∶1,進(jìn)料量700 g/h)

        表4(續(xù))

        由表4可知:

        (1)隨著抽提溫度的增大,脫瀝青油收率和殘?zhí)恐抵饾u降低。因當(dāng)抽提溫度增大時,溶劑的密度降低,溶解能力也降低,使得脫瀝青油收率降低;

        (2)當(dāng)抽提溫度為60 ℃/77 ℃時,所得脫瀝青油的殘?zhí)恐禐?.05%,滿足加氫試驗的進(jìn)料要求(殘?zhí)恐?1.2%)。

        2.2 2#減壓渣油丙烷脫瀝青試驗

        該試驗以2#減壓渣油為原料,對丙烷脫瀝青試驗操作參數(shù)如劑油體積比、抽提溫度等進(jìn)行考察。

        2.2.1 劑油比對脫瀝青油性質(zhì)的影響

        以2#減壓渣油為原料,在其他影響因素固定的前提下,進(jìn)行了劑油體積比的考察試驗,試驗條件和結(jié)果如表5所示。

        表5 2#減壓渣油不同劑油比下丙烷脫瀝青試驗結(jié)果

        由表5可知:

        (1)在抽提溫度等條件固定的前提下,隨著劑油比的提高,脫瀝青油的收率、硫含量、氮含量和殘?zhí)烤噬仙厔?。?dāng)劑油比自6∶1提升至8∶1時,脫瀝青油的收率由28.0%增至41.4%,提高約13%;當(dāng)劑油比由8∶1提升至10∶1時,脫瀝青油的收率趨于穩(wěn)定;

        (2)當(dāng)劑油比為8∶1時,殘?zhí)恐禐?.80%,遠(yuǎn)低于加氫進(jìn)料要求(殘?zhí)恐?1.2%),可通過調(diào)整抽提溫度,在保證殘?zhí)恐笜?biāo)的前提下,實現(xiàn)收率最大化。

        2.2.2 抽提溫度對脫瀝青油性質(zhì)的影響

        因2#減壓渣油最佳劑油比為8∶1,本試驗固定該劑油比進(jìn)行抽提溫度的考察,試驗條件和結(jié)果如表6所示。

        表6 2#減壓渣油不同抽提溫度下丙烷脫瀝青試驗結(jié)果

        由表6可知:

        (1)抽提溫度升高,脫瀝青油收率降低、殘?zhí)恐底冃。?/p>

        (2)抽提溫度為55 ℃/70 ℃的試驗條件所得脫瀝青油的殘?zhí)恐禐?.15%,收率為44.3%,滿足加氫試驗的進(jìn)料要求(殘?zhí)恐?1.2%),該條件可用于生產(chǎn)重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油原料。

        2.3 兩種原料試驗條件的比較

        對環(huán)烷基減壓渣油和石蠟基減壓渣油進(jìn)行丙烷脫瀝青試驗條件的考察,所獲得最優(yōu)條件如表7所示。

        表7 丙烷脫瀝青優(yōu)化試驗結(jié)果

        表7(續(xù))

        由表7可知,兩種減壓渣油經(jīng)丙烷脫瀝青所得的脫瀝青油性質(zhì)差別較大。較石蠟基脫瀝青油性質(zhì),環(huán)烷基脫瀝青油運(yùn)動黏度、硫含量和氮含量較高,凝點、蠟含量和CP值較低,故兩種原料生產(chǎn)重質(zhì)潤滑油的工藝將有所差別。

        3 重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝探討

        重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油的加工工藝主要分為三類:第一類為傳統(tǒng)工藝,即以脫瀝青油為原料,經(jīng)過溶劑萃取-溶劑脫蠟-白土精制等過程,制備基礎(chǔ)油;第二類為高壓加氫工藝,即加氫處理-臨氫降凝(或異構(gòu)脫蠟)-加氫補(bǔ)充精制工藝;第三類是組合工藝,即加氫處理-補(bǔ)充精制-酮苯脫蠟等過程[5-6]。

        國內(nèi)生產(chǎn)重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油的廠家有荊門石化、克拉瑪依石化等。其中荊門石化的原料為魯寧管輸原油減壓渣油中摻入30%~35%的石蠟基江漢南陽減壓渣油,采用的是丙烷脫瀝青-加氫改質(zhì)-加氫精制-酮苯脫蠟工藝,生產(chǎn)120BS光亮油[7];克拉瑪依石化是我國最大的150 BS生產(chǎn)基地,第一套30萬t/a潤滑油高壓加氫裝置于2000年11月建成投產(chǎn),采用北京石油化工科學(xué)研究院專利技術(shù),由加氫處理-臨氫降凝-加氫補(bǔ)充精制工藝組成,加工克拉瑪依油田的稠油潤滑油料,采用切換原料的方式生產(chǎn)150BS光亮油。2007年年底克拉瑪依石化公司投產(chǎn)了第二套30萬t/a潤滑油高壓加氫裝置,該裝置采用了殼牌公司以異構(gòu)脫蠟催化劑為核心的全氫型潤滑油加氫技術(shù),專門生產(chǎn)150BS光亮油和大黏度基礎(chǔ)油[8]。

        因不同減壓渣油經(jīng)丙烷脫瀝青所得的脫瀝青油性質(zhì)差別較大,實驗室已對此進(jìn)行了不同工藝的研究,所采用的工藝路線如圖2所示。

        圖2 工藝路線

        試驗結(jié)果表明,石蠟基減壓渣油可采用工藝路線C進(jìn)行重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn);環(huán)烷基減壓渣油根據(jù)脫瀝青油的含蠟量不同,可選擇工藝A或工藝B進(jìn)行重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn)。

        環(huán)烷基脫瀝青油采用工藝路線B進(jìn)行重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油的制備試驗,石蠟基脫瀝青油采用工藝路線C進(jìn)行重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油的制備,所得目標(biāo)產(chǎn)品性質(zhì)如表8所示。

        表8 重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油性質(zhì)

        注:1#重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油原料為環(huán)烷基脫瀝青油;2#重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油原料為石蠟基脫瀝青油。

        由表8可知,兩種脫瀝青油采用合適的加工工藝制備的重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油分別滿足中國石油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/SH 44-2009)中150BS光亮油和90BS光亮油的指標(biāo)要求。

        4 結(jié)論

        (1)不同性質(zhì)的減壓渣油,所得的脫瀝青油性質(zhì)差別較大。較石蠟基脫瀝青油性質(zhì),環(huán)烷基脫瀝青油運(yùn)動黏度、硫含量和氮含量較高,凝點、蠟含量和CP值較低。

        (2)石蠟基減壓渣油可采用加氫處理-補(bǔ)充精制-酮苯脫蠟工藝進(jìn)行重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn);環(huán)烷基減壓渣油根據(jù)脫瀝青油的含蠟量不同,可選擇加氫處理-臨氫降凝-補(bǔ)充精制工藝或加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制工藝進(jìn)行重質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn)。

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