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加氫生產(chǎn)高檔潤滑油基礎(chǔ)油和白油技術(shù)

2015-06-30 11:57姚春雷李鐵郭新孫福凱全輝
潤滑油 2015年1期

姚春雷 李鐵 郭新 孫福凱 全輝

摘要:隨著環(huán)保法規(guī)及食品衛(wèi)生要求的日益苛刻,潤滑油、白油等與人類生產(chǎn)生活密切相關(guān)的石油產(chǎn)品清潔化勢在必行,并向高端、特種、專用方向發(fā)展。撫順石油化工研究院采用綠色環(huán)保的臨氫催化過程和技術(shù),開發(fā)了潤滑油基礎(chǔ)油和白油生產(chǎn)技術(shù),并實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用,為石油資源高效利用、特種油品質(zhì)量升級及相關(guān)行業(yè)技術(shù)水平提升打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:加氫;潤滑油基礎(chǔ)油;白油

中圖分類號:TE624.43 文獻標識碼:A

0 引言

特種油品清潔化的核心是降低硫、氮、芳烴等雜質(zhì)含量,尤其是脫除強致癌的稠環(huán)芳烴等組分,而采用加氫技術(shù)將上述雜質(zhì)降低至安全允許值至為關(guān)鍵。加氫脫雜質(zhì)具有生產(chǎn)過程清潔環(huán)保、主產(chǎn)品收率高、質(zhì)量好等優(yōu)勢。進入21世紀,撫順石油化工研究院(FRIPP,下同)依托臨氫技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢,利用石化行業(yè)副產(chǎn)和資源優(yōu)勢,開發(fā)出高端特種新產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù),廣泛應(yīng)用于優(yōu)質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油、食品級白油等新產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域,并成功工業(yè)應(yīng)用,性能達到國際先進水平。

1 全氫法生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油技術(shù)

加氫法生產(chǎn)潤滑油工藝不僅能拓寬基礎(chǔ)油原料的來源,而且生產(chǎn)的加氫基礎(chǔ)油具有低硫、低氮、低芳烴含量、優(yōu)良的熱安定性和氧化安定性、較低的揮發(fā)度、優(yōu)異的黏溫性能和良好的添加劑感受性等優(yōu)點,可以滿足現(xiàn)代高檔潤滑油對APIⅡ類和Ⅲ類基礎(chǔ)油的要求。

2004年FRIPP研發(fā)成功屬國內(nèi)首創(chuàng)的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)、達到世界先進水平的全氫法生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油及優(yōu)質(zhì)白油技術(shù)及配套催化劑,并成功工業(yè)應(yīng)用,性能達到國際先進水平。該技術(shù)具有原料適應(yīng)性強、工藝流程靈活的特點。利用金陵石化一套低壓柴油精制裝置,開發(fā)出低壓異構(gòu)一連續(xù)白土補充精制工藝,2005年1月首次工業(yè)應(yīng)用,2008年又在齊魯石化臨氫降凝裝置成功應(yīng)用。開發(fā)的高目的產(chǎn)品收率和低黏度指數(shù)損失的第二代異構(gòu)脫蠟催化劑已于2012年工業(yè)應(yīng)用。

1.1 加氫生產(chǎn)APIⅡ類、Ⅲ類潤滑油基礎(chǔ)油技術(shù)

加氫生產(chǎn)APIⅡ類、Ⅲ類潤滑油基礎(chǔ)油技術(shù)主要包括以VGO或DAO等含蠟油為原料的加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補充精制的高壓兩段加氫工藝和以加氫裂化尾油為原料的異構(gòu)脫蠟-補充精制的高壓一段串聯(lián)加氫工藝。

加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補充精制的高壓兩段加氫工藝針對于高硫、高氮和高蠟含量的VGO或DAO,采用加氫精制和加氫改質(zhì)組合級配加氫處理技術(shù),改善異構(gòu)脫蠟原料的分子結(jié)構(gòu),提高脫蠟進料的黏度指數(shù),并減少目的產(chǎn)品收率的損失。加氫處理產(chǎn)物通過異構(gòu)脫蠟和補充精制工藝降低凝點和改善顏色及安定性,生產(chǎn)Ⅱ類、Ⅲ類潤滑油基礎(chǔ)油。

加氫裂化尾油異構(gòu)脫蠟一補充精制的高壓一段串聯(lián)加氫工藝,可以根據(jù)所用加氫裂化催化劑的特點和市場需求,分為FHC-FWSI生產(chǎn)Ⅲ類基礎(chǔ)油和FDC-FWSI組合生產(chǎn)Ⅱ類潤滑油基礎(chǔ)油兩種技術(shù),這兩種技術(shù)均可以與加氫裂化裝置有機結(jié)合,構(gòu)成具有“四省一降”(省地、省設(shè)備、省投資、省人員、降能耗)特點的加氫裂化一異構(gòu)脫蠟組合工藝技術(shù)。

FHC-WSI組合技術(shù)選用具有多環(huán)芳烴開環(huán)性能強和裂解性能適宜的加氫裂化催化劑,通過優(yōu)化原料的組成,調(diào)控加氫裂化操作條件等方案,制備出高黏度指數(shù)的異構(gòu)脫蠟原料。將脫蠟原料切割成窄餾分,各窄餾分分別進入異構(gòu)脫蠟裝置進行加工,可以生產(chǎn)滿足Ⅲ類基礎(chǔ)油要求的產(chǎn)品。

FDC-FWSI雙重異構(gòu)化技術(shù),有效地集成了FDC加氫異構(gòu)裂化工藝技術(shù)和FWSI異構(gòu)脫蠟一加氫補充精制生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油技術(shù)。FDC技術(shù)以小晶粒改性B沸石分子篩和納米無定形硅鋁為關(guān)鍵組分制備的高異構(gòu)性能加氫裂化系列催化劑,可以直接生產(chǎn)出低溫流動性能好的3#噴氣燃料、清潔柴油和加氫裂化尾油等產(chǎn)品。FDC加氫裂化尾油采用FWSI技術(shù),潤滑油基礎(chǔ)油收率大幅度提高,可生產(chǎn)出低溫性能、黏溫性能及光、熱安定性能均優(yōu)異的高檔潤滑油基礎(chǔ)油等產(chǎn)品,兩種技術(shù)比較列入表1。

1.2 F-T合成油異構(gòu)脫蠟生產(chǎn)APIⅢ類潤滑油基礎(chǔ)油技術(shù)

F-T合成產(chǎn)品具有基本上無硫、氮、芳烴以及正構(gòu)烷烴含量高等分子結(jié)構(gòu)組成上的優(yōu)勢,是生產(chǎn)高黏度指數(shù)APIⅢ類潤滑油基礎(chǔ)油的很好原料,F(xiàn)—T基礎(chǔ)油產(chǎn)品性能幾乎可以和PAO相媲美。FRIPP以F-T合成油為原料,采用異構(gòu)脫蠟-補充精制工藝生產(chǎn)APIⅢ類潤滑油基礎(chǔ)油的典型工藝條件及產(chǎn)品性質(zhì)見表2和表3。

1.3 加氫生產(chǎn)高檔潤滑油基礎(chǔ)油技術(shù)工業(yè)應(yīng)用

為了充分利用現(xiàn)有的柴油質(zhì)量升級閑置裝置和加氫裂化尾油資源,開發(fā)了低壓異構(gòu)和白土連續(xù)精制組合工藝,先后在兩套裝置工業(yè)應(yīng)用,通過裝置利舊和原料資源的重組,取得了較好的效果。

采用FRIPP異構(gòu)脫蠟催化劑技術(shù)的低壓異構(gòu)脫蠟裝置是利用A公司3.0 MPa低壓加氫精制裝置的2臺反應(yīng)器、分餾塔、部分機泵系統(tǒng),通過對反應(yīng)器和常、減壓分餾塔的改造,并新建連續(xù)白土補充精制系統(tǒng)和循環(huán)氫脫硫化氫系統(tǒng)。該裝置于2004年12月開工,生產(chǎn)出低傾點、高黏度指數(shù)的潤滑油基礎(chǔ)油和白油料等特種油品,2005年4月裝置進行了標定,標定期間產(chǎn)品性質(zhì)列入表4。潤滑油基礎(chǔ)油收率為79.46%,目的產(chǎn)品的黏度指數(shù)、傾點、氧化安定性(旋轉(zhuǎn)氧彈法)、色度(D1500)均符合HVIW75潤滑油基礎(chǔ)油的標準,黏度指數(shù)達到了Ⅲ類基礎(chǔ)油標準。截止到2014年,裝置已經(jīng)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)超過8年,顯示了異構(gòu)脫蠟催化劑優(yōu)異的活性穩(wěn)定性。

B公司20萬t/a臨氫降凝裝置設(shè)計壓力為4.0MPa。2008年4月經(jīng)過適應(yīng)性改造,更換為FRIPP研發(fā)的異構(gòu)脫蠟催化劑并于4月27日成功投產(chǎn),2008年12月3日進行了標定,標定期間的基礎(chǔ)油產(chǎn)品性質(zhì)列入表5。過程液體收率為95.28%,基礎(chǔ)油目的產(chǎn)品收率為80.63%。HVI 60的傾點-45℃、氧化安定性(旋轉(zhuǎn)氧彈法)為223 min,色度(D1500)小于0.5號,是較好的變壓器油料,HVI 150,HVI250及HVI 300達到相應(yīng)潤滑油基礎(chǔ)油的標準,黏度指數(shù)滿足Ⅱ類和Ⅲ類基礎(chǔ)油要求。

2011年2月FDC-FWSI組合技術(shù)在一套23萬t/a工業(yè)裝置成功工業(yè)應(yīng)用,該裝置以FDC加氫裂化尾油為原料,采用FIW系列異構(gòu)降凝催化劑深度降低凝點,F(xiàn)HDA系列補充精制催化劑降低原料芳烴,改善顏色和穩(wěn)定性。截止到目前,裝置運轉(zhuǎn)穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量達到設(shè)計要求。裝置標定產(chǎn)品性質(zhì)列入表6,液體收率達到98.87%,基礎(chǔ)油收率達到96.21%,采用FDC-WSI組合技術(shù)可以降低異構(gòu)脫蠟催化劑的反應(yīng)負荷,提高了目的產(chǎn)品收率,產(chǎn)品質(zhì)量達到了APIⅡ類基礎(chǔ)油標準。

2013年10月第二代異構(gòu)脫蠟催化劑在一套40萬t/a異構(gòu)脫蠟裝置工業(yè)應(yīng)用,采用異構(gòu)脫蠟-補充精制一段串聯(lián)工藝,加氫裂化尾油原料采用混合進料方式,產(chǎn)品性質(zhì)列入表7,液體收率97%,基礎(chǔ)油收率79%,在原料的黏度指數(shù)為127的情況下,8#和12#基礎(chǔ)油黏度指數(shù)大于110,黏度指數(shù)損失較低,產(chǎn)品質(zhì)量達到了Ⅱ+類基礎(chǔ)油要求。由于沒有采用分段進料,4#基礎(chǔ)油的傾點達到-30℃,相應(yīng)的黏度指數(shù)損失較大。

2 加氫生產(chǎn)食品級白油技術(shù)

FRIPP上世紀80年代開始加氫法生產(chǎn)白油工藝及催化劑的研發(fā)工作,異構(gòu)脫蠟技術(shù)的成功工業(yè)應(yīng)用,通過不同工藝的有效組合,使加氫法生產(chǎn)白油原料更加廣泛、工藝流程更加靈活,為全氫法生產(chǎn)白油技術(shù)提供更加廣闊的應(yīng)用前景。

高壓一段加氫生產(chǎn)食品級白油技術(shù)采用FHDA系列貴金屬催化劑,以異構(gòu)脫蠟基礎(chǔ)油、加氫裂化尾油非臨氫降凝生產(chǎn)潤滑油餾分和低壓異構(gòu)基礎(chǔ)油為原料,生產(chǎn)食品級白油。

高壓一段串聯(lián)生產(chǎn)食品級白油技術(shù)以加氫裂化尾油為原料,經(jīng)異構(gòu)脫蠟工藝降低原料傾點,再經(jīng)過補充精制工藝深度脫芳烴,改善產(chǎn)品顏色和安定性,通過蒸餾得到各種牌號食品級白油產(chǎn)品。

以VGO為原料生產(chǎn)高黏度食品級白油技術(shù)采用高壓兩段加氫工藝,一段為高壓加氫處理,脫除原料油中硫、氮等雜質(zhì)以滿足二段催化劑的需要。二段為異構(gòu)脫蠟一補充精制,含蠟餾分油經(jīng)異構(gòu)過程降低傾點,再通過補充精制過程深度脫芳,改善產(chǎn)品顏色,生成油經(jīng)蒸餾得到不同規(guī)格的白油產(chǎn)品,具體情況見表8,高黏度食品級白油可做優(yōu)質(zhì)的PS白油及聚丙烯填充油。

3 清潔環(huán)烷基特種油品生產(chǎn)技術(shù)

為充分利用環(huán)烷基油資源,創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益和社會效益,滿足市場和環(huán)保的雙重需求,F(xiàn)RIPP開發(fā)了高凝點、高硫、高氮和高芳烴的環(huán)烷基稠油組合加氫生產(chǎn)環(huán)烷基特種產(chǎn)品技術(shù),該技術(shù)將加氫處理、臨氫降凝和補充精制三種工藝組合在一起,通過催化劑級配組合、優(yōu)化和適宜的工藝條件,保證裝置實現(xiàn)長周期運轉(zhuǎn)。環(huán)烷基餾分油經(jīng)加氫處理深度脫硫、脫氮,及部分芳烴加氫飽和后的生成油,無需分離出氨氣,直接進入臨氫降凝反應(yīng)器進行降凝反應(yīng),然后補充精制獲得高質(zhì)量產(chǎn)品。

環(huán)烷基餾分油組合加氫生產(chǎn)特種油品技術(shù)于2009年10月在一套20萬t/a裝置工業(yè)應(yīng)用,以進口高硫和高凝點環(huán)烷基餾分油為原料,生產(chǎn)出低凝環(huán)烷基特種產(chǎn)品。該過程的產(chǎn)品可以通過貴金屬催化劑加氫精制,降低芳烴含量,提高產(chǎn)品光安定性和熱安定性,具體性質(zhì)列入表9,產(chǎn)品質(zhì)量可達到食品級白油要求。

4 結(jié)束語

以異構(gòu)脫蠟催化劑為核心的加氫生產(chǎn)高檔潤滑油基礎(chǔ)油成套技術(shù),可生產(chǎn)滿足APIⅡ類和Ⅲ類要求的潤滑油基礎(chǔ)油以及優(yōu)質(zhì)白油產(chǎn)品。

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速增長和人民生活水平的提高,清潔煉油新產(chǎn)品需求強勁,并向高端、特種、專用方向發(fā)展,有必要充分利用石化企業(yè)副產(chǎn)資源優(yōu)勢,開發(fā)系列高附加值、大批量優(yōu)質(zhì)精細石化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù),以高效合理利用寶貴資源,增加企業(yè)經(jīng)濟及社會效益。