環烷墓潤滑油墓礎油生產工藝的中試研究和流程優化

任建松，陳 淳，蔡烈奎

（中國海洋石油中海油氣開發利用公司，北京100029）

環烷墓潤滑油墓礎油生產工藝的中試研究和流程優化

任建松，陳 淳，蔡烈奎

（中國海洋石油中海油氣開發利用公司，北京100029）

為了從綏中36-1蠟油生產環烷基潤滑油基礎油，對選擇性脫蠟、異構脫蠟、臨氫降凝3種工藝進行中試研究和效益測算，結果表明臨氫降凝工藝具有明顯優勢，該工藝的基本流程為：加氫處理-臨氫降凝-后精制。通過流程摸擬優化臨氫降凝工藝的反應條件，確定加氫處理反應條件為：氫油體積比885、體積空速0.5 h－1、總壓16 MPa、床層溫度365～390℃；臨氫降凝條件為：氫油體積比625、體積空速3.0 h－1、總壓15.5 MPa、床層溫度370～380℃；后精制條件為：體積空速1.5 h－1、床層溫度250℃。并改進了常規流程，將蒸汽汽提脫硫流程改為高壓氫氣汽提流程，簡化煤油和輕柴油餾分側線汽提流程，優化換熱流程，以降低投資和運行費用。

環烷基 潤滑油 基礎油 氫氣汽提 流程模擬

環烷基潤滑油基礎油有著特殊的化學性質和應用領域，其化學組成主要是環烷烴或芳烴，特點為黏度高、黏度指數低、凝點低、溶解性能和介電性能優越，是橡膠填充油、電氣用油、冷凍機油的理想選擇，并在潤滑脂、黏合劑、油墨油漆等領域具有特殊應用。

生產環烷基潤滑油基礎油完全依賴于環烷基原油。環烷基原油是一種稀缺資源，其儲量占世界石油總儲量的3%以下，國外主要分布于委內瑞拉和美國，國內主要分布于克拉瑪依、遼河和渤海灣。為了利用資源優勢生產特種油品，中國海洋石油中海油氣開發利用公司按照中國海油石油總公司差異化發展戰略，決定建設一套環烷基潤滑油基礎油裝置。

潤滑油基礎油生產技術主要有選擇性脫蠟、異構脫蠟、臨氫降凝等工藝［1-3］，但環烷基潤滑油基礎油生產工藝條件、產品收率等設計參數與原料性質、產品要求的關聯性強，全球范圍內應用裝置少，沒有成熟的數據庫，無法通過摸擬計算獲得。如何準確選擇技術及設計參數，成為項目建設的首要任務，因此，在大量技術調研的基礎上，開展了中試研究和流程優化工作。

1 中試研究

以綏中36-1原油的減二線蠟油（VGO2）和減三線蠟油（VGO3）為原料，模擬選擇性脫蠟、異構脫蠟、臨氫降凝3種工藝，按相同產品要求進行中試試驗。原料性質見表1，產品要求見表2。

表1 原料性質

表2 產品要求

選擇性脫蠟工藝的基本流程為：加氫處理-選擇性脫蠟-后精制；異構脫蠟工藝的基本流程為：加氫處理-異構脫蠟-后精制；臨氫降凝工藝的基本流程為：加氫處理-臨氫降凝-后精制。中試試驗模擬了工藝流程：第一步，原料通過加氫處理反應器，收集反應產物達到一定量，除去雜質和輕組分；第二步，加氫處理反應產物再進脫蠟或降凝反應器，收集產物；第三步，脫蠟或降凝反應產物進入精制反應器，精制產物經分餾得到潤滑油基礎油產品。對各階段產物性質進行分析，并優化操作條件，考察產品收率和性質與操作條件的關系。中試結果見表3～表9。

中試結果表明：選擇性脫蠟工藝的反應溫度較低，但反應壓力高、空速低、氫油比高，造成投資和運行費用高，同時，產品收率較其它兩種工藝低得多，產品質量不合格，CA值、色度沒有達到中試目標要求，該工藝不適應中試條件下的原料和產品要求；異構脫蠟工藝的反應溫度高，但反應壓力低、空速高、氫油比低，產品質量是3個中試結果中最好的，特別是光穩定性好，經過48 h紫外光照射后，賽波特色度變化很小；臨氫降凝工藝的操作條件與異構脫蠟工藝相近，產品質量滿足中試目標要求，但光穩定性稍差，通過補充中試，降低后精制空速后，光穩定性明顯提高。

表3 不同工藝下的目標產品收率w，%

表4 選擇性脫蠟工藝的操作條件

表5 異構脫蠟工藝的操作條件

表6 臨氫降凝工藝的操作條件

表7 選擇性脫蠟工藝的產品性質

表8 異構脫蠟工藝的產品性質

從原料成本和產品產值方面比較異構脫蠟和臨氫降凝兩種工藝的收益。收益為產品產值之和減去原料成本之和。原料量按200 kt/a計（VGO2/VGO3質量比為1∶1），原料、產品價格參照中國石化2010版《數據與參數》80美元體系，計算結果見表10。由表10可知，產品收率對收益影響很大，臨氫降凝工藝具有明顯優勢，其收益比異構脫蠟工藝高1.1億元/a以上，被選為工業實施方案。

表9 臨氫降凝工藝的產品性質

表10 中試條件下兩種工藝的產品收益測算

2 模擬與優化

為了臨氫降凝工藝技術的工業實施，對中試數據進行流程模擬和驗證，進行反應器級間汽提、側線汽提、換熱網絡等局部優化，簡化流程、降低能耗，節約投資和運行成本。

2.1 模擬計算

采用PRO/Ⅱ軟件對臨氫降凝工藝進行模擬計算，考慮工業流程的壓降、溫降和流態分布，并考慮中試放大效應，對中試數據進行優化調整，結果見表11～表13。由表11～表13可見，工藝流程符合常規工業實踐要求，產品質量和收率均達到目標要求。

表11 流程模擬的操作條件

表12 流程模擬得到的產品收率w，%

表13 流程模擬得到的潤滑油產品性質

2.2 優化反應級間汽提流程

后精制反應器采用貴金屬催化劑，需要脫除降凝反應產物中的硫化氫和氨。常規流程是臨氫降凝產物在降溫降壓后用過熱蒸汽汽提，然后再加壓升溫后進行加氫精制。

本項目加工的物料硫含量較低，且后精制催化劑對硫的耐受性好，因此可以考慮用高壓氫氣汽提，優化后的反應部分流程示意如圖1所示。降凝反應流出物與反應進料換熱，溫度從370℃降至280℃，然后進入高壓氫氣汽提罐，與250℃的循環氫逆向接觸汽提，釋放大部分硫化氫和氨。高壓氫氣汽提罐罐底的液相無需升溫或降溫，直接進入后精制反應器，而罐頂循環氫冷卻后脫除硫化氫和氨，通過循環氫壓縮機返回反應段。高溫反應產物去常減壓蒸餾裝置。

在整個模擬計算過程中，氣相、液相物流的壓力損失除了設備和管道的損失外，其它的忽略不計，也沒有降溫和升溫過程。計算結果表明，電力和蒸汽消耗較優化前降低593.56 MJ/t，節能效果十分顯著。同時，簡化了流程，降低了投資。

圖1 優化后的反應流程示意

2.3 簡化側線汽提流程

后精制產物需通過常減壓蒸餾分離出石腦油、煤油和輕柴油，得到潤滑油目標產品。常規流程下，煤油、輕柴油需要汽提，以保證閃點合格。

表12中的流程模擬結果顯示，煤油收率不到2%，輕柴油收率略高于3%。煤油和輕柴油餾分的流量較低，僅420～830 kg/h。為這部分產品專門設置汽提設施，會使流程復雜程度和設備投資增加，而且實際生產中難以操作。從項目全局出發，把煤油和輕柴油餾分集中到加氫裂化裝置加工，簡化了煤油和輕柴油的汽提流程。

2.4 優化換熱流程

與其它加氫工藝一樣，本工藝也存在較多的低溫熱，因此設計了發汽系統和加熱爐過熱流程，產生流量為1.1 t/h的0.4 MPa蒸汽。理論上講，余熱發汽可以降低裝置能耗，但發汽量太小，流程復雜，效益不明顯。

針對發汽流程并結合側線汽提流程，進行了全換熱網絡的優化，全盤調整了反應流出物常減壓蒸餾部分的換熱流程，在不增加換熱設備的條件下提高換熱終溫，將發汽的能量用于加熱原料。盡管產生了25.08 MJ/t的能耗，但對投資、操作管理都是有利的。

此外，還進行了抽真空系統、胺液再生系統和控制方案的優化，使得裝置的設計能耗降至1 529.88 MJ/t，屬國內領先水平。

3 結 論

中海油氣開發利用公司發揮環烷基原油資源的優勢，選擇加氫處理-臨氫降凝-后精制工藝，生產具有特殊用途的環烷基潤滑油基礎油。在技術選擇和工程設計中，通過中試研究、流程模擬和優化，確定了工程設計所需要的反應條件，其中，加氫處理反應條件為：氫油體積比885，體積空速0.5 h－1，總壓16 MPa，床層溫度365～390℃；臨氫降凝反應條件為：氫油體積比625，體積空速3.0 h－1，總壓15.5 MPa，床層溫度370～380℃；后精制反應條件為：體積空速1.5 h－1、床層溫度250℃。同時，改進了常規流程，將蒸汽汽提脫硫流程改為高壓氫氣汽提流程，簡化煤油和輕柴油側線汽提流程，優化換熱流程，提高換熱效率，設計能耗為1 529.88 MJ/t，可滿足生產要求，并降低投資和運行費用。

［1］裴文軍.潤滑油基礎油生產工藝的選擇［J］.煉油技術與工程，2012，42（7）：25-30

［2］程紅芳，曾金明，何峰.穩定生產120BS加氫光亮油的探索與實踐［J］.石油煉制與化工，2013，44（12）：81-85

［3］胡勝，田志堅，辛功華，等.潤滑油基礎油異構化和非對稱裂化（IAC）脫蠟技術工業應用［J］.石油煉制與化工，2011，42（5）：57-60

RESEARCH AND OPTIMIZATION OF NAPHTHENIC LUBE BASE OIL MANUFACTURE PROCESS

Ren Jiansong，Chen Chun，Cai Liekui
（Oil&Gas Development&Utilization Co.，CNOOC，Beijing 100029）

After comparison of the combined processes of hydrotreating，hydrofinishing with one of three kinds of dewaxing processes：selective dewaxing，hydrodewaxing，and hydroisodewaxing in pilot plant，the hydrotreating-hydrodewaxing-hydrofinishing cascaded process with obvious advantages is chosen to produce naphthenic base oil from Suizhong-361 VGOs.The reaction conditions in each stage are determined by process simulation，respectively.The hydrotreating process conditions are：H2/Oil ratio of 885，space velocity of 0.5 h－1，total pressure of 16 MPa，WABT of 365—390℃；the hydrodewaxing process needs the conditions as follows：H2/Oil ratio of 625，space velocity of 3.0 h－1，total pressure of 15.5 MPa and WABT of 370—380℃；while for the hydrofinishing，space velocity of 1.5 h－1and WABT of 250℃are needed.Besides，the steam stripping desulfurization is replaced by high pressure hydrogen stripping.The side-draw of kerosene and light diesel and the heat transfer process are all optimized to lower the investment and operation cost.

naphthenic base；lubrication oil；base oil；hydrogen stripping；p rocess simulation

2013-08-27；修改稿收到日期：2013-11-20。

任建松（1966—），男，本科，高級工程師，從事石油化工工程建設和生產運行工作。

任建松，E-mail：renjs2＠cnooc.com.cn。