張翠偵，朱長(zhǎng)申，徐巖峰

(中海油煉油化工科學(xué)研究院，山東 青島 266500)

全球原油資源逐步趨于重質(zhì)化、劣質(zhì)化，預(yù)計(jì)2020年后重質(zhì)原油儲(chǔ)量約占全球可采原油儲(chǔ)量的50%左右，重質(zhì)油高效加工利用是煉油行業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)[1-2]。我國(guó)原油大多偏重，石蠟基原油中減壓渣油的收率超過(guò)40%[3-4]。

隨著原油的多樣化，近年來(lái)各企業(yè)如中海(油氣)泰州石化有限公司逐漸采用石蠟基減壓蠟油為原料生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。減壓渣油作為生產(chǎn)重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的原料，通常是經(jīng)過(guò)溶劑脫瀝青工藝生產(chǎn)脫瀝青油。范思遠(yuǎn)等[5]研究表明，與以異丁烷、正丁烷、戊烷及其混合物為溶劑相比，以丙烷為溶劑時(shí)，減壓渣油脫瀝青工藝的選擇性較高，脫瀝青油的品質(zhì)最好，其殘?zhí)孔畹停羌庸どa(chǎn)潤(rùn)滑油的理想原料。故國(guó)內(nèi)外潤(rùn)滑油型的溶劑脫瀝青工藝，幾乎都是丙烷脫瀝青工藝。

隨著環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，市場(chǎng)對(duì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油提出了更高的質(zhì)量要求，在市場(chǎng)總體產(chǎn)能過(guò)剩的情況下，高品質(zhì)的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)量仍相對(duì)不足[6-8]。以加氫處理為核心的工藝技術(shù)所產(chǎn)的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油具有收率高、質(zhì)量好、副產(chǎn)品質(zhì)量好、工藝靈活的優(yōu)點(diǎn)，該工藝已成為世界潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的潮流[9-11]。

中海油某煉油廠加工的石蠟基原油經(jīng)常減壓蒸餾得到的減壓渣油由于蠟含量較高，不能直接用作道路瀝青，只能作為重質(zhì)燃料和焦化進(jìn)料，附加值較低。本課題以該原油生產(chǎn)的減壓渣油為原料，經(jīng)丙烷脫瀝青得到脫瀝青油，再將脫瀝青油通過(guò)加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制工藝以及減壓蒸餾切割制備潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油系列產(chǎn)品。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所用石蠟基減壓渣油的性質(zhì)如表1所示。溶劑脫瀝青試驗(yàn)所用的溶劑丙烷為市售產(chǎn)品，其組成(體積分?jǐn)?shù))為丙烷97.92%、丙烯1.83%、異丁烷0.25%。

表1 石蠟基減壓渣油的性質(zhì)

1.2 催化劑

加氫處理采用鎢-鉬-鎳系催化劑，異構(gòu)脫蠟采用以分子篩為載體的鉑催化劑，加氫精制采用鉑-鈀系貴金屬加氫催化劑，3種催化劑均為市售產(chǎn)品，其主要性質(zhì)如表2所示。

表2 催化劑的主要性質(zhì)

1.3 工藝路線和主要操作條件

減壓渣油制備潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油試驗(yàn)工藝流程如圖1所示。石蠟基減壓渣油通過(guò)溶劑脫瀝青-加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制工藝生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油系列產(chǎn)品，各單元的主要操作條件范圍如表3所示。

圖1 減壓渣油制備潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油試驗(yàn)工藝流程示意

表3 各單元的主要操作條件范圍

1.4 試驗(yàn)裝置和儀器設(shè)備

400 mL固定床加氫試驗(yàn)裝置，邁瑞爾(上海)有限公司制造；1 kgh溶劑精制裝置，洛陽(yáng)凱美勝石化設(shè)備有限公司生產(chǎn)；CANNON CAV-2100運(yùn)動(dòng)黏度測(cè)定儀，美國(guó)凱能儀器公司制造；PHO-TON硫含量分析儀和氮含量分析儀，美國(guó)PHOTONLAB公司制造；傾點(diǎn)儀，法國(guó)ISL公司制造；HERZOG HFP370開口閃點(diǎn)測(cè)定儀，德國(guó)HERZOG公司制造。

2 結(jié)果與討論

2.1 丙烷脫瀝青試驗(yàn)

由表1可知，本試驗(yàn)所用石蠟基減壓渣油的飽和分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34%、芳香分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.1%，理想組分含量較高。為保證理想組分最大限度的抽提，擬采用較大的劑油比。在固定操作壓力為4 MPa的前提下，進(jìn)行抽提溫度和劑油體積比的條件考察試驗(yàn)，具體試驗(yàn)條件及結(jié)果如表4所示。由表4可知，S-2條件下所得脫瀝青油的殘?zhí)繛?.95%，滿足加氫處理催化劑進(jìn)料的指標(biāo)要求(殘?zhí)啃∮?%)，且脫瀝青油收率與S-4條件相當(dāng)。故選擇S-2條件進(jìn)行放大試驗(yàn)，所得脫瀝青油樣品的性質(zhì)如表5所示。由表5可知，放大試驗(yàn)所得脫瀝青油的殘?zhí)繛?.95%，金屬總質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于2 μgg，滿足加氫處理催化劑的進(jìn)料要求。脫瀝青油飽和烴含量高、凝點(diǎn)較高(大于50 ℃)，故需要選擇合適的脫蠟工藝才可得到傾點(diǎn)和濁點(diǎn)均滿足要求的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。

表4 石蠟基減壓渣油丙烷脫瀝青試驗(yàn)條件及結(jié)果

表5 放大試驗(yàn)脫瀝青油樣品的性質(zhì)

2.2 加氫處理試驗(yàn)

以上述放大試驗(yàn)所制備的脫瀝青油為原料，進(jìn)行加氫處理試驗(yàn)，具體工藝條件和加氫生成油性質(zhì)如表6所示。由表6可知：在其他試驗(yàn)條件相同時(shí)，低體積空速下脫硫、脫氮效果更為顯著；在體積空速不變的前提下，提高反應(yīng)溫度有利于芳烴開環(huán)和飽和。此外，加氫處理生成油的凝點(diǎn)較高(大于60 ℃)，表明樣品的直鏈烷烴較多，故需通過(guò)異構(gòu)脫蠟降低樣品的蠟含量，制備傾點(diǎn)和濁點(diǎn)較低的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。

表6 脫瀝青油加氫處理試驗(yàn)條件及生成油性質(zhì)

2.3 異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制試驗(yàn)

顧善龍等[12]對(duì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝的選擇進(jìn)行了研究，Ⅱ類和Ⅲ類潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油均采用高壓加氫工藝制得，異構(gòu)脫蠟為目前生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油應(yīng)用最廣泛的工藝，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性，產(chǎn)品收率和黏度指數(shù)較高。采用貴金屬補(bǔ)充精制催化劑可提高產(chǎn)品顏色、改善氧化安定性并進(jìn)一步降低各副產(chǎn)品的傾點(diǎn)[13]。以上述H-5條件下的生成油為原料，采用市售異構(gòu)脫蠟催化劑和補(bǔ)充精制催化劑，進(jìn)行異構(gòu)脫蠟試驗(yàn)和補(bǔ)充精制試驗(yàn)，其中異構(gòu)脫蠟段為3種催化劑的級(jí)配。在反應(yīng)壓力為15 MPa、體積空速為1.0 h-1、氫油體積比為800的條件下，考察異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制反應(yīng)溫度的影響，優(yōu)化的反應(yīng)溫度及生成油性質(zhì)如表7所示。由表7可知，經(jīng)異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制后生成油的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1 μgg，且外觀清澈透明。

表7 異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制優(yōu)化的反應(yīng)溫度及生成油性質(zhì)

為了得到不同牌號(hào)的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油，采用減壓蒸餾對(duì)異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制后生成油樣品進(jìn)行切割，所得潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油樣品的性質(zhì)如表8～表10所示。

表8 重質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油樣品的性質(zhì)

由表8可知：大于460 ℃ 餾分和大于400 ℃ 餾分的運(yùn)動(dòng)黏度、黏度指數(shù)、傾點(diǎn)、濁點(diǎn)和閃點(diǎn)(開口)等指標(biāo)均分別滿足QSY 44—2009中90BS光亮油和HVIH14基礎(chǔ)油的性質(zhì)指標(biāo)要求；大于460 ℃ 餾分和大于400 ℃ 餾分相對(duì)于脫瀝青油的收率分別為40.93%和48.81%；大于460 ℃ 餾分的運(yùn)動(dòng)黏度(100 ℃)僅為20.71 mm2s，即使調(diào)整切割溫度，也難以得到120BS光亮油(100 ℃下運(yùn)動(dòng)黏度指標(biāo)為22～28 mm2s)和150BS光亮油(100 ℃下運(yùn)動(dòng)黏度指標(biāo)為28～34 mm2s)。

表9 輕質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油樣品的性質(zhì)

由表9可知，輕質(zhì)潤(rùn)滑油餾分的密度(20 ℃)、運(yùn)動(dòng)黏度(100 ℃)、傾點(diǎn)、硫含量等性質(zhì)均滿足QSY 44—2009中HVIH2基礎(chǔ)油的性質(zhì)指標(biāo)要求，但其閃點(diǎn)(開口)偏低，可通過(guò)調(diào)整初餾點(diǎn)來(lái)滿足指標(biāo)要求。

表10 中質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油樣品的性質(zhì)

由表10可知，360～420 ℃餾分和420～460 ℃餾分的運(yùn)動(dòng)黏度(100 ℃)、傾點(diǎn)及色度等性質(zhì)均分別滿足QSY 44—2009中HVIH4和HVIH8基礎(chǔ)油的指標(biāo)要求。

由上述分析結(jié)果可知，石蠟基減壓渣油經(jīng)溶劑脫瀝青后得到脫瀝青油，脫瀝青油經(jīng)加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制得到加氫生成油，再將加氫生成油經(jīng)減壓蒸餾切割后可得到5種潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)品，各產(chǎn)品性質(zhì)基本滿足相應(yīng)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)要求，且與石蠟基減壓渣油的利用現(xiàn)狀相比，5種潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油均為高附加值產(chǎn)品。以脫瀝青油為基準(zhǔn)時(shí)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油總收率可達(dá)75%左右，以減壓渣油為基準(zhǔn)時(shí)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油總收率約為34%。

3 結(jié) 論

將石蠟基減壓渣油經(jīng)溶劑脫瀝青后得到脫瀝青油，脫瀝青油經(jīng)加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制得到加氫生成油，再將加氫生成油經(jīng)減壓蒸餾切割后可制得90BS，HVIH14，HVIH8，HVIH4，HVIH2共5個(gè)牌號(hào)的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油產(chǎn)品。以脫瀝青油進(jìn)料為基準(zhǔn)時(shí)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油總收率可達(dá)75%左右，以減壓渣油為基準(zhǔn)時(shí)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油總收率約為34%。