田婷婷,劉繼濤

(中國(guó)石油大連石化公司，遼寧 大連 116031)

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和石油工業(yè)的革新轉(zhuǎn)型，潤(rùn)滑油市場(chǎng)的需求量逐年上升，潤(rùn)滑油產(chǎn)品的質(zhì)量要求也在不斷提升，其中潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的質(zhì)量直接影響著潤(rùn)滑油品質(zhì)量[1]。中國(guó)石油大連石化公司采用石蠟基原油加工生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油，由于其烷烴和長(zhǎng)側(cè)鏈的環(huán)烷烴含量較高，有利于取得較高的精制收率及性能良好的基礎(chǔ)油。在整個(gè)加工生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)有效地精制處理，保留正影響物質(zhì),去除潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中負(fù)影響物質(zhì)，最終獲得高品質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油，表1為潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油組成對(duì)質(zhì)量的影響。

表1 基礎(chǔ)油組成對(duì)基礎(chǔ)油質(zhì)量的影響

表1(續(xù))

目前潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的日常質(zhì)量分析主要在黏度、黏度指數(shù)、外觀、密度、含水、抗乳化度、堿性氮值等方面，為進(jìn)一步分析研究現(xiàn)有工藝條件生產(chǎn)的精制油品質(zhì)量情況，本文在基礎(chǔ)油抗乳化度、抗氧化安定性、空氣釋放性三方面做具體分析研究，通過(guò)隨機(jī)采樣試驗(yàn)后獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)分析研究可得通過(guò)糠醛精制與脫氮精制后的油品質(zhì)量滿足石化行業(yè)的需求。

1 精制工藝生產(chǎn)簡(jiǎn)介

大連石化公司潤(rùn)滑油生產(chǎn)主要采用反序生產(chǎn)方式，酮苯脫蠟裝置產(chǎn)生的脫蠟油進(jìn)入糠醛精制裝置，精制后得到的精制油再進(jìn)脫氮吸附裝置，吸附后得到潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。圖1為潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)流程示意圖。

圖1 潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)流程示意

1.1 糠醛精制

糠醛精制是以糠醛為溶劑對(duì)潤(rùn)滑油餾分進(jìn)行精制的，因?yàn)榭啡?duì)潤(rùn)滑油餾分中各種烴類的溶解度不同，其中對(duì)潤(rùn)滑油餾分中的非理想組分(多環(huán)短側(cè)鏈的芳烴和環(huán)烷烴、膠質(zhì)、硫、氧、氮的化合物)的溶解度較強(qiáng)，對(duì)潤(rùn)滑油餾分中理想組分(少環(huán)長(zhǎng)側(cè)鏈芳烴和環(huán)烷烴)的溶解度較差的特點(diǎn)[7]，因此通過(guò)糠醛與潤(rùn)滑油餾分在抽提塔內(nèi)逆流接觸，在低于油品的臨界溶解溫度的條件下借助原料與糠醛的密度不同，使?jié)櫥宛s分中的理想組分與非理想組分分開。再將理想組分和非理想組分中所含的糠醛通過(guò)閃蒸和減壓汽提的手段分離出，得到純粹的理想組分和非理想組分。

糠醛精制工藝基本流程是原料先經(jīng)脫氣系統(tǒng)，將上一道工序殘留的少量溶劑、氧氣、水脫除，之后進(jìn)入抽提系統(tǒng)，與糠醛逆向接觸，利用溫度梯度進(jìn)行萃取、精制，分離得到精制液和廢液。精制液經(jīng)精液汽提系統(tǒng)分離出其中的糠醛，得到精制油(成品)。廢液經(jīng)兩次閃蒸一次汽提分離出糠醛，得到抽出油。廢液、精液中分離出的糠醛(含有水及少量油)進(jìn)入水溶液回收及糠醛干燥系統(tǒng)，分離出水和油，得到干燥的糠醛循環(huán)使用。表2是糠醛精制工藝主要操作條件。

表2 糠醛精制工藝主要操作條件

1.2 脫氮吸附精制

脫氮吸附工藝是采用脫氮?jiǎng)?，在一定的工藝條件下，對(duì)精制油進(jìn)行液相脫氮，該脫氮技術(shù)具有脫氮率高而脫硫率低的特點(diǎn)[8]，能夠提高潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的氧化安定性，而對(duì)其他的理化性能沒(méi)有明顯的影響。脫氮后的油品再經(jīng)過(guò)吸附劑精制，除去油品中微量“脫氮?dú)堃骸?，并進(jìn)一步脫除含氮化物及其膠質(zhì)，提高基礎(chǔ)油的質(zhì)量。

脫氮吸附精制工藝基本流程是原料先進(jìn)入脫氮系統(tǒng)，在電場(chǎng)作用下與脫氮?jiǎng)┻M(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)減少油品中的堿性氮化物，之后在混合罐與吸附劑充分混合，經(jīng)原料脫氣塔除去加吸附劑時(shí)帶入的氧氣，進(jìn)入加熱爐加熱，在蒸發(fā)塔內(nèi)吸附劑吸附油品中的膠質(zhì)瀝青質(zhì)及殘留脫氮?jiǎng)┑入s質(zhì)，然后經(jīng)兩次過(guò)濾將廢吸附劑濾除得到精制油。表3是脫氮吸附精制工藝主要操作條件。

表3 脫氮吸附精制工藝主要操作條件

2 抗乳化度分析

潤(rùn)滑油在使用過(guò)程中，部分機(jī)械設(shè)備密封做不到油水完全隔離，一旦油品遇水形成穩(wěn)定的乳化液，就會(huì)出現(xiàn)油品黏度增加、流動(dòng)性變差、供油困難等情形，嚴(yán)重影響設(shè)備潤(rùn)滑和正常生產(chǎn)[9]?？谷榛韧ㄟ^(guò)破乳化時(shí)間表征，是指在規(guī)定條件下使?jié)櫥团c水混合形成乳化液，然后在一定溫度下靜置，潤(rùn)滑油與水完全分離所需時(shí)間，以分鐘(min)表示。當(dāng)油品發(fā)生乳化后，潤(rùn)滑油的性能和使用周期會(huì)降低，也會(huì)對(duì)設(shè)備部件造成損害，因此只有通過(guò)深度精制，讓潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油與水之間形成更大的界面張力，才不會(huì)生成穩(wěn)定的乳狀液[10]，從而達(dá)到破乳化時(shí)間短，油品抗乳化性能好的目的。本文采用 GB/T 7305-2003《石油和合成液水分離性測(cè)定法》[11]分析方法，分別隨機(jī)抽取HVI150、HVI400潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油精制前后的7組樣品，在試驗(yàn)溫度為54 ℃條件下進(jìn)行抗乳化性能進(jìn)行判定。表4為HVI150油品的抗乳化度試驗(yàn)數(shù)據(jù)，圖2為HVI150原料及精制后成品的抗乳化度對(duì)比，表5為HVI400油品的抗乳化度試驗(yàn)數(shù)據(jù)，圖3為HVI400原料及精制后成品的抗乳化度對(duì)比。

表4 HVI150精制前后抗乳化度數(shù)據(jù) min

圖2 HVI150原料及精制后成品的抗乳化度比較

表5 HVI400精制前后抗乳化度數(shù)據(jù) min

表5(續(xù)) min

圖3 HVI400原料及精制后成品的抗乳化度比較

通過(guò)上述表、圖數(shù)據(jù)可知，現(xiàn)有的潤(rùn)滑油精制生產(chǎn)工藝能夠滿足潤(rùn)滑油抗乳化度的質(zhì)量要求，且脫氮精制后的油品抗乳化度有了進(jìn)一步改善。

3 抗氧化安定性

潤(rùn)滑油的氧化安定性是一個(gè)很重要的指標(biāo)，因?yàn)橛推吩谑褂弥凶冑|(zhì)的主要原因之一是被氧化。潤(rùn)滑油在使用和貯存過(guò)程中，與空氣中的氧氣接觸，在一定條件下，便會(huì)使油的顏色變暗、黏度增加、酸性增大，產(chǎn)生沉淀，阻止散熱，影響設(shè)備正常運(yùn)行。潤(rùn)滑油的氧化深度與四個(gè)因素有關(guān)，即潤(rùn)滑油化學(xué)組成、氧化溫度、氧化時(shí)間、金屬和其他物質(zhì)的催化作用，其中溫度的影響更為突出。含氮化合物的存在對(duì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的氧化安定性是不利的, 其中堿性含氮化合物的影響更為顯著，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中為提高油品的氧化安定性，脫氮精制工藝通過(guò)脫氮保硫處理控制油品的堿性氮值，從而保證其氧化安定性能[12]。本文采用SH/T 0193-2008《潤(rùn)滑油氧化安定性的測(cè)定——旋轉(zhuǎn)氧彈方法》[13]分析方法，分別隨機(jī)抽取HVI150、HVI400原料及精后油6個(gè)樣品，在對(duì)比脫氮精制工藝對(duì)油品脫氮效果的同時(shí)(如表6所示)，對(duì)精后油進(jìn)行堿性氮值和旋轉(zhuǎn)氧彈的數(shù)據(jù)分析對(duì)比。表7為HVI150成品油堿性氮值與旋轉(zhuǎn)氧彈分析，圖4為HVI150成品油堿性氮值與旋轉(zhuǎn)氧氮之間的關(guān)系，表8為HVI400成品油堿性氮值與旋轉(zhuǎn)氧彈分析，圖5為HVI400成品油堿性氮值與旋轉(zhuǎn)氧氮之間的關(guān)系。

表6 HVI150、HVI400精制前后堿性氮數(shù)據(jù) mg/kg

表7 HVI150成品油堿性氮值與旋轉(zhuǎn)氧彈分析

圖4 HVI150成品油堿性氮值與旋轉(zhuǎn)氧氮關(guān)系

表8 HVI400成品油堿性氮值與旋轉(zhuǎn)氧彈分析

圖5 HVI400成品油堿性氮值與旋轉(zhuǎn)氧氮關(guān)系

通過(guò)上述表、圖數(shù)據(jù)可知，潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的堿性氮值與旋轉(zhuǎn)氧彈成一定的線性關(guān)系，在潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)過(guò)程中，可通過(guò)對(duì)產(chǎn)品堿性氮的跟蹤管控確定其抗氧化安定性，脫氮精制工藝下的油品質(zhì)量基本能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 空氣釋放性

空氣釋放性是潤(rùn)滑油性能的另一個(gè)重要指標(biāo)，通過(guò)小氣泡在油品中上升、匯聚直至破裂的全過(guò)程所耗費(fèi)的時(shí)間[14]來(lái)表征。如果油品的空氣釋放性差,空氣從油中分離出的速度就慢,在油中滯留時(shí)間長(zhǎng)?？諝庠谟椭袦魰?huì)增加油的可壓縮性，加速油的氧化變質(zhì)，降低泵的容積效率，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p害機(jī)器設(shè)備[15]。基礎(chǔ)油中的芳香烴、硫化物和氮化物等對(duì)放氣值影響較大,可適當(dāng)提高精制深度及選擇適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充精制方法,可有利于提高油品的空氣釋放性。本文采用SH/T 0308-1992《潤(rùn)滑油空氣釋放值測(cè)定法》[16]分析方法，分別隨機(jī)抽取HVI150、HVI400精后油7個(gè)樣品進(jìn)行空氣釋放性進(jìn)行分析。表9為HVI150成品油空氣釋放性分析，圖6為HVI150成品油空氣釋放性折線圖，表10為HVI400成品油空氣釋放性分析，圖7為HVI400成品油空氣釋放性折線圖。

表9 HVI150成品油空氣釋放性分析 min

圖6 HVI150成品油空氣釋放性

表10 HVI400成品油空氣釋放性分析 min

圖7 HVI400成品油空氣釋放性

通過(guò)上述表、圖數(shù)據(jù)可知，現(xiàn)有的潤(rùn)滑油精制生產(chǎn)工藝能夠滿足潤(rùn)滑油空氣釋放性能的質(zhì)量要求，且空氣釋放性能相對(duì)穩(wěn)定，波動(dòng)不大。

5 結(jié)論

本文對(duì)精制工藝對(duì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油抗乳化度、抗氧化安定性和空氣釋放性三項(xiàng)產(chǎn)品指標(biāo)進(jìn)行了深度研究，通過(guò)對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，證明通過(guò)糠醛精制和脫氮吸附精制能夠有效地將油品內(nèi)的芳香烴和非烴類(雜原子有機(jī)化合物、膠質(zhì)、瀝青質(zhì))物質(zhì)脫除，通過(guò)保硫脫氮的方式獲得具有良好性能的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。在日常生產(chǎn)中，對(duì)油品堿性氮值的控制管理也能夠確?；A(chǔ)油抗氧化安定性符合指標(biāo)要求。