提高潤滑油餾分質量探討

黃灝

（中國石化荊門分公司，湖北荊門 448002）

提高潤滑油餾分質量探討

黃灝

（中國石化荊門分公司，湖北荊門 448002）

闡述了減壓蒸餾生產潤滑油餾分時“高真空、低爐溫、窄餾分、淺顏色”的技術經濟意義、獲得與優(yōu)化。探討了蒸餾助劑技術優(yōu)化和電脫鹽技術改造應用效果。介紹了減壓塔規(guī)整填料在潤滑油型減壓蒸餾中的應用。新型填料的應用有利于進一步提高減壓蒸餾潤滑油餾分質量，為潤滑油系統(tǒng)后續(xù)工藝提供優(yōu)質原料。通過潤滑油型減壓蒸餾的新技術應用和技術改造，加上精心操作，不斷優(yōu)化工藝管理，達到進一步提高減壓蒸餾潤滑油餾分質量的目的。

潤滑油;減壓蒸餾;電脫鹽;規(guī)整填料

0 引言

煉油廠減壓蒸餾是潤滑油生產的第一道工序，為后續(xù)的潤滑油加工過程提供原料。目前，潤滑油基礎油生產采用全加氫或部分加氫工藝部分取代了糠醛－酮苯－白土或加氫補充精制的“老三套”工藝。如Mobil、Chevron、Shell公司和北京石油化工科學研究院等生產APIⅡ或Ⅲ基礎油的異構脫蠟工藝。然而，為了獲得良好的基礎油產品，無論采用何種加工工藝，對原料均有一定要求。原料的餾程、殘?zhí)俊ざ取⑸鹊染鶎A油生產有直接影響。尤其是采用“老三套”工藝時，減壓蒸餾切割出的蠟油質量優(yōu)劣直接影響到基礎油和石蠟的質量，同時對下游工序的加工能力、溶劑消耗、能源消耗等都有重大影響［1］。有人提出潤滑油餾分最好是初餾點到干點的范圍不大于100℃，相鄰兩餾分油的95%點和5%點的重疊度不大于10℃［2］。基于我國基礎油生產工藝的現狀，改善基礎油生產的原料質量是提高潤滑油基礎油生產水平的重要措施。從多年生產實踐中總結出來的“高真空、低爐溫、窄餾分、淺顏色”的我國減壓蒸餾技術［3］，可以視為國內潤滑油基礎油原料生產技術的科學慨括。

1 高真空

1.1 高真空的技術經濟意義

潤滑油減壓蒸餾過程要求在盡可能高的工業(yè)真空度下進行:（1）真空度愈高，高沸點烴類的相對揮發(fā)度愈大，氣－液密度差變大，實現一定的分餾任務時，所需塔板數可以較少一些，而較少的塔板數意味著分餾段壓力降較小，進料段可獲較高的真空度。（2）只有在較高的真空度下，特別是在進料段具有較高的真空度時，才可能使常壓渣油在一定汽化率下的一次汽化溫度降低，才有可能降低常壓渣油的最終加熱溫度，使蒸餾過程的燃料消耗降低，滿足“低爐溫”要求。（3）當潤滑油餾分的分餾過程在較低的溫度下進行時，將明顯降低高沸點高分子量烴類及非烴類的熱分解率。較少的熱分解，一方面有利于潤滑油餾分的質量，降低烯烴含量;另一方面，生成較少的低分子烴類，不凝氣量降低，可降低真空系統(tǒng)的壓縮負荷，有利于高真空度的形成。（4）在較高的真空度下，蒸餾過程才有可能達到必要的深度，保證餾分潤滑油餾分的收率。總之，高的真空度，是實現潤滑油減壓蒸餾“高真空、低爐溫、窄餾分、淺顏色”4項工藝要點的先決條件。

1.2 高真空技術優(yōu)化

荊門分公司以生產潤滑油餾分為主的蒸餾（二）裝置減頂抽真空系統(tǒng)經過改造，由原兩級蒸汽抽真空改為三級抽真空，第一、二級仍采用蒸汽噴射泵抽真空，第三級采用水環(huán)式真空泵與蒸汽噴射泵并聯(lián)方式抽真空，新增加1臺水冷器。

2 低爐溫

2.1 低爐溫的技術經濟意義

潤滑油減壓蒸餾過程要求在盡可能低的爐溫下進行，這是由于:油品加熱到過高的溫度時，就會發(fā)生裂解、縮合反應，反應產物有不凝氣、不飽和烴和膠質、瀝青質等。裂解氣進入減壓塔，增加塔頂抽真空系統(tǒng)的負荷，影響真空度;不飽和烴和膠質、瀝青質混入餾分油中，使餾分油的氧化安定性變差，顏色變深，殘?zhí)恐瞪摺?/p>

2.2 低爐溫的獲得與優(yōu)化

將減壓爐擴徑，轉油線改切向進料。兩爐空氣預熱器由列管式改為熱管式。利用窄點技術優(yōu)化換熱網絡，通過改變蒸汽發(fā)生量，調整換熱器換熱量，選用新型強化傳熱換熱器，達到較高的原油進爐換熱終溫。荊門分公司2008年加熱爐拆除原煙氣余熱回收系統(tǒng)，將常壓爐和減壓爐聯(lián)合起來，增設聯(lián)合煙道，增加余熱回收系統(tǒng)煙氣密封擋板和煙氣調節(jié)擋板;增加落地布置空氣預熱器，空氣預熱器采用熱管+低溫保護措施的復合空氣預熱器;新增煙氣側引風機和空氣側鼓風機;輻射室襯里內壁涂熱反射涂料，防爆門及看火門內襯預成型隔熱塊。通過技術應用，設計排煙溫度小于140℃，加熱爐效率達到91%。

3 窄餾分

3.1 窄餾分的技術經濟意義

如果減壓蒸餾潤滑油餾分的餾程比較寬，該潤滑油餾分在溶劑精制時，不但需要較大的溶劑比以除去一些沸點較高的非理想組分，而且，往往也會使一些沸點較低的理想組分在溶劑精制時被除去，從而使精制油收率下降。寬餾分潤滑油餾分在溶劑脫蠟時，由于在同一溫度下會有結構不同、分子大小不等的各種固體烴同時析出，因而得不到均一的固體烴結晶，導致脫蠟過濾速度減慢，影響加工能力，同時也降低去蠟油的收率;另外由于蠟的結構復雜也直接影響到石蠟的質量。國內的生產實踐表明:如果減壓餾分油餾程寬度減少20～30℃，在相同的凝點情況下去蠟油收率提高2%～3%，過濾速度提高10～20 kg/m2·h。研究結果表明:同是一個側線的原料，在脫蠟工藝條件和脫蠟深度基本相同的情況下，分割的餾分越窄，去蠟油收率越高，去油蠟的含油量也相應降低，過濾速度加快，過濾溫差減少，可增加處理能力，降低裝置能耗。國外煉油廠采取窄餾分加工，潤滑油餾分對原油收率可提高1.78%，同時，可降低溶劑精制的溶劑比，提高脫蠟過濾速度［4］。

3.2 窄餾分的獲得與優(yōu)化

為了實現窄餾分，首先要搞好減壓塔的平穩(wěn)操作，其次要穩(wěn)定汽提塔的液位，在不影響真空度的前提下，適當提高汽提塔塔底吹汽量。

荊門分公司經過精心操作和一系列技術改造，石蠟基原油生產的減二線和減三線餾分油重疊度由2001年標定的70℃以上，達到現在的50℃以下。說明分離精度提高，另一方面也說明操作上平穩(wěn)度有所加強。

4 淺顏色

4.1 淺顏色的技術經濟意義

潤滑油減壓蒸餾過程生產的餾分油顏色有一個工藝控制指標。一般來說，對于同一種潤滑油餾分，顏色深，意味著S、N、O和稠環(huán)芳烴含量高，給溶劑精制工藝、加氫處理工藝、加氫補充精制或者白土補充精制工藝等造成不利的影響。潤滑油餾分顏色加深，糠醛精制裝置為了滿足精制油色度指標要求，需要提高溶劑比和/或抽提塔頂溫，這無疑增加了該裝置的負荷和能耗［5］，精制油收率一般會有所下降，影響經濟效益;對于加氫工藝來說，可能要提高反應溫度作為補償，增加能耗和縮短催化劑使用壽命;對于白土精制工藝來說，可能要增加白土加入比例，增加劑耗和能耗。

4.2 淺顏色的獲得與優(yōu)化

①要加強加熱爐的管理。生產潤滑油餾分的減壓蒸餾要求不裂解或盡量少裂解，有利于餾分油的安定性。除了采用“低爐溫”優(yōu)化措施外，加熱爐管壁溫度不要有局部過熱。②改進洗滌段操作，提高餾分油質量。減壓塔洗滌段的特點是溫度高，液相負荷最小，油品重，膠質瀝青質多。國外生產潤滑油餾分減壓蒸餾裝置普遍采用臟洗滌油循環(huán)或凈洗滌油沖洗方式，也有同時采用凈洗滌油沖洗和臟洗滌油循環(huán)兩種方法，較好地改善了潤滑油餾分的色度等質量指標。③減壓塔采用新型進料結構，降低霧沫夾帶。荊門分公司進料改為具有捕液吸能作用的雙切向環(huán)流氣體分布器，具有氣體分布均勻、壓降低、結構簡單，可以減少霧沫及焦化物夾帶、降低減三線、減四線餾分油的殘?zhí)恐怠＂芙档宛s分油的出裝置溫度，加強儲存管理。

4.3 潤滑油餾分的儲存

由常壓渣油經過減壓蒸餾分割得到的潤滑油餾分油含有熱氧化不穩(wěn)定物，如多環(huán)芳烴、烯烴、膠質等，它們在60～80℃的儲存溫度下，在接觸空氣的環(huán)境下，將會氧化變質，最明顯的質變是油料色度上升。荊門分公司曾對石蠟基潤滑油餾分儲存安定性能進行考察。油品避光儲存后性能的變化情況（儲存時間為1個月，溫度為70℃），見表1。潤滑油餾分避光儲存油品顏色與儲存時間的關系見表2。

表1 潤滑油餾分避光儲存后的性能變化

表2 潤滑油餾分避光儲存油品顏色與儲存時間的關系

從表1可見:油品在70℃下避光儲存1個月后，硫含量、堿性氮、酸值基本沒有變化，而顏色明顯變深，膠質+瀝青質均有所增加。

從表2可見:潤滑油餾分在70℃下避光儲存后顏色變化很大，油品的熱氧化安定性能很差。潤滑油減二線和減三線餾分貯存兩天后顏色就明顯加深，建議縮短潤滑油減二線和減三線餾分罐的儲存時間，避免長期罐存氧化變質，同時注意適時清理罐底。

5 蒸餾助劑技術優(yōu)化

常減壓蒸餾用到的“三劑”一般有原油罐脫水破乳劑、電脫鹽罐破乳劑、反向破乳劑、電脫鹽罐脫金屬劑、低溫緩蝕劑、高溫緩蝕劑、阻垢劑等。荊門石化根據原油性質分別使用NS－9907、WP－2015A、ZC－3185三種破乳劑，并分別配用相應的脫鹽劑。應用數據表明:在加工南陽、西江、江漢等優(yōu)質原油時，NS－9907效果較好，在加工魯寧油、儀征油等重質油時，WP－2015A效果較好，而ZC－3185僅對污油效果較好。以上三種破乳劑均為水溶性，在生產操作中，水溶性破乳劑需要人工配置，制約因素多，很難保證破乳劑的濃度和注入量，且排放污水對環(huán)保影響較大。因此要求:①建立一套科學化的管理制度，加強破乳劑的實驗室篩選評價，提高破乳劑適應原油性質變化的針對性;②推進油溶性破乳劑技術的工業(yè)應用，降低破乳劑注入量，節(jié)約成本。

6 電脫鹽運行優(yōu)化

原油的深度脫鹽要求脫后原油含鹽量不大于3 mg/L，含水量不大于0.3%。原油電脫鹽已不僅僅是一種單純的裝置防腐手段，伴隨著脫鹽、脫水、脫金屬新技術的日趨成熟，它已成為為下游裝置提供優(yōu)質原料必不可少的原油預處理工藝，是煉油廠降低能耗、減輕設備結垢和腐蝕、防止催化劑中毒、降低煉油助劑消耗的重要工藝過程。對于潤滑油加氫工藝來說，金屬沉積會造成加氫催化劑永久性中毒。為了減少堿金屬和堿土金屬離子的影響，通常采取原油多級脫鹽。在臨氫的條件下，這些金屬的化合物很快發(fā)生氫解，沉積在催化劑上。其沉積速度超過鎳、釩等金屬。這些沉積的金屬在催化劑顆粒之間和催化劑孔口，減少了催化劑床層空隙率和堵塞了催化劑孔口，降低了催化劑活性，使床層壓降上升［6］。隨著荊門分公司進廠石蠟基原油逐漸變重，對于鈉、鈣等金屬對于潤滑油加氫催化劑的影響應該得到關注。在加氫裂化工藝中，鈣會使催化劑迅速失活或結垢，并且極易沉積在催化劑顆粒之間，尤其在固定床床層頂部，造成加氫反應器的壓降迅速升高而使裝置無法正常運行［7］。除了使用適宜的脫鈣劑外，更要選擇適合荊門分公司原油特點的電脫鹽技術進行技術改造，進一步優(yōu)化電脫油工藝運行，力求降低鈉等金屬的含量。

荊門分公司已經在蒸餾（二）裝置上開展了由原來采用的二級常規(guī)交直流脫鹽工藝改造成電脫鹽罐脈沖法脫鹽技術的工作，即在原有流程不變的情況下對一級電脫鹽罐內構件、電氣以及儀表系統(tǒng)進行了相應的改造，改造后采用380 V、90 kW脈沖變壓器。通過總結經驗，計劃還會在另一套蒸餾裝置上應用。應用脈沖法脫鹽技術之后:①改造前破乳劑注入濃度為25 mg/L，脈沖電脫鹽改造投用后，破乳劑用量減少到20 mg/L。采用脈沖脫鹽技術后，排水含油量大幅度降低，可達到100 mg/L以下，較國家清潔生產標準要求的排水含油≤150 mg/L指標降低了1/3以上。②在改造前的運行過程中，正常情況下，變壓器輸出電壓為40 kV時，輸入電流為150～170 A，由于原油更換或操作波動，電流經常達到200 A以上。而采用脈沖變壓器供電，輸出峰值電壓為20 kV時，輸入電流為25～40 A。在輸入電壓同為380V的情況下，脈沖變壓器運行電流只是常規(guī)變壓器的運行電流的20%～25%左右，一級電脫鹽罐省電實測達70.8%。③采用脈沖電脫鹽技術后，電脫鹽裝置運行平穩(wěn)，抗沖擊能力增強，整個生產過程的平穩(wěn)程度得到顯著提高，原油脫鹽、脫水效果有很大改善，具有很好的經濟效益。

7 填料在潤滑油型減壓蒸餾中的應用

荊門分公司于2002年針對蒸餾（一）裝置減壓塔的生產特點進行減壓塔改造，要求達到:提高減壓塔的處理能力;提高進料段真空度，達到深拔的目的;開好洗滌段，滿足減二線、減三線和減四線同時生產潤滑油餾分時的質量要求;適當降低爐溫，降低裝置加工能耗。確定將減壓塔減二線抽出口以下至進料口以上，即第5層至第21層板式塔改為規(guī)整填料塔。改造后，潤滑油餾分餾程寬度、黏度、色度、殘?zhí)亢烷W點等指標都比較好，相鄰側線產品重疊度比改造前減少了近30℃，餾程寬度基本控制在80℃內，潤滑油餾分合格率由90%左右提高到98%;減三線和減四線餾分油的顏色有了較大好轉，尤其是減三線餾分油的拉維邦色度號比改造前低了0.5個單位;將爐出口溫度下調6℃后，質量指標均達到要求;減二線和減三線餾分油收率有所下降，而減四線餾分油收率有明顯提高，原因是改造后分餾精度提高，減二線和減三線餾分油餾程重疊減少，餾程變窄，因此收率下降，而550℃以前的減四線組分在渣油中的含量減少，使減四線餾分油收率提高，潤滑油餾分總收率提高約0.15%。改造前后潤滑油基礎油質量對比見表3。

表3 改造前后潤滑油基礎油質量對比

8 結束語

（1）深刻理解潤滑油型減壓蒸餾“高真空、低爐溫、窄餾分、淺顏色”的意義。采取高效真空設備、爐管擴徑、低速轉油線、高效塔盤或新型填料、降低爐溫、用好洗滌段等措施，搞好工藝管理，精心操作，真正實現減壓分割的“高真空、低爐溫、窄餾分、淺顏色”，從根本上改善潤滑油餾分質量。

（2）加強蒸餾助劑的實驗室篩選評價，提高蒸餾助劑適應原油性質變化的針對性。

（3）優(yōu)化電脫鹽技術，經過脫鹽、脫水、脫金屬，生產出優(yōu)質減壓蒸餾潤滑油餾分，有利于潤滑油系統(tǒng)一條龍工藝裝置降低能耗、減輕設備結垢和腐蝕、防止?jié)櫥图託浯呋瘎┲卸尽⒔档蜔捰椭鷦┫摹?/p>

（4）新型填料的應用，有利于進一步提高減壓蒸餾潤滑油餾分質量，為潤滑油系統(tǒng)后續(xù)工藝提供優(yōu)質原料。

［1］江澤政.潤滑油溶劑脫蠟［M］.北京:中國石化出版社，1994.

［2］侯芙生.煉油工程師手冊［M］.北京:中國石化出版社，1995.

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［4］李志強.改善減壓蒸餾技術提高潤滑油生產水平［J］.煉油設計，1998，28（2）:14－17.

［5］馮寶林，張北嶼.潤滑油型常減壓蒸餾裝置擴能改造［J］.石油煉制與化工，2003，34（4）:26－30.

［6］李大東.加氫處理工藝與工程［M］.北京:中國石化出版社，2004.

［7］吳江英，翁惠新.煉油工業(yè)中的脫鈣劑［J］.煉油設計，2000，30（3）:57－61.

Study on the Improvement of the Quality of Lube Cuts

HUANG Hao
（Jingm en Petrochem ical Com pany，SINOPEC，Jingm en 448002，China）

It is described that the technical and econom ic significance of higher vacuum，low er furnace tem perature，narrow er fractions，lighter colorw hen lube cuts w ere produced by vacuum distillation.The optim ization technology of the distillation additive and the technological transform ation of electric desalting are discussed.The app lication of structured packing in vacuum distillation tow er during the lube type vacuum distillation is introduced.The utilization of new packing is conducive to further im prove the quality of lube fraction by vacuum distillation and provide excellent raw m aterials for the follow－up process of lubricating system.In short，based on the app lication and innovation of new technology of the lube type vacuum distillation，careful operation，optimum process management，the quality of lube cuts by vacuum distillation can be further im proved.

lubricating oil;vacuum distillation;electric desalting;structured packing

TE626.3

A

1002-3119（2011）06-0045-05

2011－06－15。

黃灝（1969－），男，高級工程師，1992年畢業(yè)于撫順石油學院石化系，主要從事潤滑油生產工藝技術服務和相關產品配方開發(fā)工作，已公開發(fā)表論文13篇。

文章編號:1002-3119（2011）06-0009-03