異構脫蠟產品質量的控制

汪鵬飛楊文倩劉 薔鄒雯炆

（1.中海油能源發展股份有限公司石化分公司，廣東 惠州 516086；2.中國石油西南油氣田公司天然氣研究院，成都 610213；3.中油高富石油有限公司，廣東 佛山 528531）

異構脫蠟產品質量的控制

汪鵬飛1楊文倩1劉 薔2鄒雯炆3

（1.中海油能源發展股份有限公司石化分公司，廣東 惠州 516086；2.中國石油西南油氣田公司天然氣研究院，成都 610213；3.中油高富石油有限公司，廣東 佛山 528531）

以異構脫蠟裝置實際生產情況為例，討論了操作條件、產品調合及進料性質對加氫基礎油產品質量的影響，力求精細調控以確保生產更優質的潤滑油基礎油及相應的副產品。

潤滑油基礎油；產品質量；異構脫蠟

目前，潤滑油基礎油市場競爭日益激烈，市場的需求也逐漸轉移至高品質端。異構脫蠟、加氫精制技術（以下簡稱異構脫蠟技術），因其在降低產品傾點及改善安定性等方面具有較好的效果，并且有助于潤滑油調合時減少所需添加劑的量及種類，因此是現有生產高品質潤滑油基礎油的最佳技術[1-3]。

異構脫蠟技術生產的產品質量受裝置操作條件及上游進料性質變化等影響較大，如何應對各種因素對產品質量的影響，在較低能耗和成本范圍內，平穩控制產品質量、確保生產高品質潤滑油基礎油產品是一難題。本文以某加氫裂化尾油為進料的潤滑油加氫異構脫蠟裝置（以下簡稱“異構脫蠟裝置”）實際生產情況為例，結合裝置設計條件及特點，旨在探討如何合理操作、精細調控產品質量以確保生產出效益最優的潤滑油基礎油及相應副產品。

1 工藝流程簡介

異構脫蠟裝置是在高溫高壓的環境中，將油品與氫氣混合，并在貴金屬催化劑的參與下，主要發生異構化反應，將油品中高傾點的正構烷烴轉化為低傾點的異構烷烴，并保證較高的潤滑油基礎油收率和產品的粘度指數；然后通過加氫精制改善基礎油的氧化安定性、光安定性及色度。目前該技術生產的產品可滿足美國石油協會（API）Ⅱ類和Ⅲ類基礎油的要求。工藝流程見圖1。

2 操作條件對質量的影響及調節

反應部分的調節主要聚焦在反應溫度、壓力（氫分壓）、氫油比、空速等，相對較為簡單但十分關鍵；而對于分餾部分的調節主要遵循物料平衡和熱量平衡及汽液相平衡的原則，一般選擇在穩定物料平衡的基礎上，調節塔的熱量供給和熱量分布，并且輕意不改變定性參數（壓力、溫度），而利用定量參數（流量、液位）來調節，調節中應重點控制好壓力、塔頂溫度、回流溫度、回流量、側線抽出量、進料溫度、塔底溫度等重要參數指標，要細調勤調，保持操作穩定。操作中應結合產品質量不斷摸索最佳操作條件，同時，還應結合銷售和利潤等情況，考慮采用“卡邊”法在確保產物合格的前提下，盡量采用更低的反應溫度和催化劑床層出口等溫操作的原則以延長催化劑使用壽命、切割更多附加值更高的產品使企業效益最大化。

2.1 重質潤滑油

2.1.1 油傾點

重質潤滑油基礎油傾點是潤滑油質量的重要控制參數，影響重質潤滑油基礎油傾點的主要因素是異構脫蠟反應溫度，應根據需要調整好異構脫蠟反應深度[4]。

裝置2009年11月4日到5日重質潤滑油基礎油產 HVIⅡ+（4），傾點指標≤-15 ℃。4 日 20：00 化驗重質潤滑油基礎油傾點-18℃，傾點富余過多。操作時逐漸小幅多次降低異構脫蠟反應器溫度并觀察其他參數的聯動變化，調節過程見圖2。

圖1 工藝流程Fig 1 Process flow

圖2 重質潤滑油基礎油傾點調節Fig 2 Base oil pour point regulation of heavy lube stock

裝置對傾點采取“卡邊”控制，通過適當改變進料加熱爐出口溫度，調節異構脫蠟反應器入口溫度，通過改變注入床層間的急冷氫量，控制各床層溫度，使異構脫蠟反應溫度既能滿足產品傾點要求，又不富余，可減小加熱爐負荷，還能間接延長催化劑壽命，實現節能優產。

2.1.2 粘度指數

重質潤滑油基礎油粘度指數直接影響潤滑油檔次，粘度指數的高低主要由進料上游裝置的操作來決定[5]。應根據需要調整好其轉化率，使重質潤滑油基礎油粘度指數達到目標值且不富余。當切換進料或調整產品類型時，根據切換后的進料性質及調整后產品的各項指標要求對相關參數進行適當調整，首先保證重要產品質量指標合格，然后根據化驗分析結果，對不合格或富余的指標進行有針對性的調整。

2.2 減壓塔側線輕、中質潤滑油

2.2.1 閃點

為保證輕、中質潤滑油基礎油合格，必須按規定指標嚴格控制輕、中質潤滑油基礎油閃點[6-7]。2009年11月4日20：00輕潤由10#白油進料改出HVIⅡ（2），其中10#白油進料的粘度指標是2.5～3.5 mm2/s（100 ℃），HVIⅡ（2）的粘度指標是 1.5～2.5 mm2/s（100℃），即改產后必須降低輕潤粘度。改產后內操通過加大減壓塔頂回流量、降低減壓塔頂溫度、減少輕潤抽出量的手段進行調節。由于調節幅度過大，因此改產后輕質潤滑油基礎油粘度合格，但閃點不合格（指標要求閃點≥145℃）。之后對閃點進行相應調節，調節的具體數據見圖3。

圖3 減壓塔側線閃點調節Fig 3 Flash point regulation of VDU siding

由此例可看出，在調控產品質量過程中，欲調控某一參數時，必須兼顧其他相關參數的聯動變化情況，避免該參數合格后，其余參數不合格。

對于輕、中質潤滑油基礎油作為減壓塔側線產品，重質潤滑油基礎油作為減壓塔底產品的異構脫蠟裝置來說，輕、中質潤滑油基礎油閃點不合格，可通過增大上一側線抽出量、提高該側線抽出溫度、控制好產品汽提塔汽提蒸汽量、調節減壓塔頂溫度、調節減壓爐出口溫度等方法來調控。重潤閃點不合格，可通過增大減壓塔汽提蒸汽量、穩定減壓爐出口溫度、控制適當的過汽化率、增大中質潤滑油基礎油抽出量、提高塔頂溫度來調控，如果是因為減壓塔真空度不夠引起的，還可以適當提高減壓塔真空度。

2.2.2 分離精度、餾程范圍

生產高檔潤滑油要求減壓塔分離出窄餾分、蒸發損失小的餾分油。首先要搞好減壓塔的物料平衡和熱量平衡，保證各側線間的物料收率及塔內回流的均勻分布，即氣液相負荷均勻；其次要穩定汽提塔的液位，并在汽提塔底吹入適當的過熱蒸汽，將油品中較輕組分蒸發出來，提高餾分油的初餾點。為了保證塔內回流，在不影響真空度的前提下，可適當增大塔底吹汽量，以保證塔內有足夠的回流油，充分發揮塔板作用。

2.3 煤油

為保證煤油質量合格，必須按規定指標嚴格控制煤油初餾點（或10%點）及閃點。2009年10月20日8：00化驗分析異構脫蠟煤油（1#無味煤油）閉口閃點不合格（35℃），指標要求閉口閃點≥40℃；且初餾點不合格（138℃），指標要求初餾點≥140℃。通過增大煤油抽出量，同時觀察常壓塔煤油抽出溫度及煤油汽提塔重沸器返塔溫度是否升高，當這2個溫度均升高時，閃點升高，具體調節參數如圖4。

圖4 煤油閃點調節Fig 4 Flash point regulation of kerosene

如果增大煤油抽出量后，閃點依然不合格，那么可以調整重沸器操作、升高塔頂溫度、升高常壓塔進料溫度、增大汽提蒸汽量等手段調節煤油閃點。

3 基礎油產品調合

通過不同牌號的2種或多種基礎油調合，可生產出更多牌號的基礎油，而基礎油調合時存在以下規律：2種組分油調合成所需粘度的油品時，其粘度不成算術平均值，其他的一些性質指標也沒有算術平均性，而一般是偏向于性質較低組分油，如閃點、凝點等指標，但不同粘度指數的組分油混合成的油品粘度指數一般都偏向高粘度指數組分油，在一定范圍內還表現出可加性，混合油的其他一些指標如酸值、灰分、雜質、殘炭等是可加性指標。

其中不同粘度的油料混合后，其粘度不是加成關系，可由下式計算

lg[ν/（mm2/s）]=N1lg[ν1/（mm2/s）]+N2lg[ν2/（mm2/s）]。

式中 ν、ν1、ν2分別為混合油、1 組分和 2 組分油的運動粘度；N1和N2分別為1、2組分油的混合比例，N1=1-N2）。

生產中可依據調合后的油品性質反推所調合基礎油的抽出比例，通過調節相應的操作參數如產品抽出溫度、抽出量、重沸器取熱量等，并實時監控粘度、傾點在線分析儀的數值來快速有效地調合，為盡快調合出滿足需求、附加值更高的基礎油產品提供有力保證。

4 進料性質對質量的影響及調節

進料性質對異構脫蠟和加氫精制反應有明顯影響，對于不同的進料會有不同的產品收率及質量，進料性質相對穩定是搞好反應平穩操作的主要因素。應根據進料性質和產品質量要求來調整反應溫度，以使目的產品質量合格且收率高、效益優[8]。進料中的硫、氮、蠟、多環芳烴、金屬等含量及餾程、粘度、粘度指數等都會不同程度的影響產品質量[9]，本文僅著重以對產品質量影響較大的硫、蠟、氮含量來討論進料性質的影響及相應的調節方法。

4.1 氮含量

氮對異構脫蠟、加氫精制催化劑有很大影響，進料中的氮會轉化為NH3，脫蠟催化劑對NH3的敏感性更甚于硫。NH3與脫蠟催化劑的酸性中心中和，使脫蠟催化劑的異構活性和選擇性下降。過多的NH3會導致異構脫蠟、加氫精制反應溫度較高，并降低基礎油產率和加速催化劑的失活，此外，氮含量過高導致催化劑活性的降低和結垢速度的加快還直接影響催化劑壽命。氮的質量分數分別為1、2、3 μg/g時，催化劑壽命分別約為48、33、15個月，因此應控制異構脫蠟裝置氮的質量分數在1.0～1.5 μg/g。若氮含量過高，可對上游裝置操作條件（如調整反應溫度、氫油比、控制反應深度等）進行調節。

4.2 蠟含量

蠟的異構化是異構脫蠟裝置的主要反應，因此進料中的蠟含量對工藝操作的影響極大。當進料中的蠟含量較高或蠟較重時，需要的溫度較高，這將導致催化劑選擇性下降，潤滑油產率降低，甚至縮短催化劑壽命。另外，進料中的蠟含量對產品的粘度指數影響較大，進料含蠟量高，產品的粘度指數也較高，故而欲提高基礎油產品粘度指數可通過在進料中添加或調合蠟膏的方式來實現。

4.3 硫含量

進料中的硫化物在反應器中會轉化為H2S，H2S會硫化脫蠟催化劑和加氫精制催化劑中的貴金屬，降低2種催化劑的加氫活性，進料中S的質量分數控制指標一般要低于30×10-6。如H2S的質量分數高于30×10-6時，催化劑的活性降低，此時，需提高反應器的溫度，而催化劑平均溫度的上升，將加速催化劑的失活；再者，由于反應器溫度的上升，液相收率下降，氫氣消耗量可能上升，導致裝置在非最佳方案下運行。另外，出于對反應器和換熱器的金屬腐蝕考慮，也應限制硫的含量。

5 結論

1）潤滑油基礎油傾點不合格或富余時，主要通過調節異構脫蠟反應器的加權平均溫度改善產品傾點。可根據自身裝置的特性，找到異構脫蠟反應器的加權平均溫度與減底產品傾點的對應關系。對傾點采用卡邊控制，實現節能優產。

2）在調控產品質量過程中，欲調控某一參數時，必須兼顧其他相關參數的聯動變化情況，避免該參數合格后，其余參數不合格。

3）進料中的的硫、氮、蠟等含量及粘度、粘度指數都會不同程度的影響異構脫蠟產品質量，所以務必對異構脫蠟進料中的這些指標進行有效控制。

4）潤滑油基礎油粘度主要受控于進料性質及分餾系統的操作，而粘度指數主要取決于進料性質，也可通過混摻其他組分如蠟膏的方式來提高粘度指數。

5）可通過不同牌號的2種或多種基礎油調合的方式來生產出更多牌號、附加值更高的基礎油，應在調合過程中積累經驗、摸清調合的規律、指導生產操作以創造更大的效益。

[1]韓崇仁.加氫裂化工藝與工程[M].中國石化出版社,2006：100-110.

[2]韓鴻,祖德光,石亞華,等.國內外潤滑油異構脫蠟技術[J].潤滑油,2003,18（3）：1-5.

[3]祖德光.潤滑油加氫工藝的新進展[J].煉油技術與工程,2004,34（2）：1-5.

[4]崔民利,李學福,吳遠平,等.異構脫蠟工藝生產優質潤滑油基礎油[J].石油煉制與化工,2001,32（1）：16-19.

[5]董立廷.新疆減四線油加氫制取潤滑油基礎油[J].遼寧化工,2004,33（4）：189-192.

[6]姚春雷,劉平,全輝,等.加氫法制取潤滑油基礎油技術的開發和應用[J].潤滑油,2007,22（2）：19-22.

[7]王玉章,祖德光,王子軍.加氫法生產APIⅡ和Ⅲ類基礎油[J].潤滑油,2005,20（2）：15-20.

[8]李明,王濤,王鐵剛,等.環烷基減線油生產潤滑油基礎油[J].當代化工,2008,37（6）：616-619.

[9]蔡烈奎,羅來龍,蔡烈奎,等.石蠟基油加氫異構脫蠟生產潤滑油基礎油[J].煉油技術與工程,2008,38（12）：11-14.

The Quality Control of Isomerization Dewaxing

Wang Pengfei1,Yang Wenqian1,Liu Qiang2,Zou Wenwen3
（1.OOC Energy Technology&Services-Petrochemicals CO.,Huizhou,Guangzhou 516086;2.Research Institute of Natural Gas Technology,610213;3 Gaofu Petroleum Co.Ltd.Foshan PetroChina,Foshan,Guangzhou 528531）

The article takes isomerization dewaxing plant as an example to emphasize the production status of hydrogenation base oil,discussing how the operational conditions,product harmonize,and properities of raw oil impacts on product quality,in order to adjust the products meticulously to produce the better quality lube base oil and byproducts,insuring enterprise efficiency to be maximization.

lube base oil;product quality;isomerization dewaxing

TE624.5+3

B DOI10.3969/j.issn.1006-6829.2010.06.013

2010-08-09；

2010－10－25