加氫異構脫蠟反應溫度的影響因素研究

黃小珠，李 鳴，宮衛國，王澤愛

(中海油能源發展股份有限公司惠州石化分公司，廣東 惠州 516086)

加氫異構脫蠟反應溫度的影響因素研究

黃小珠，李 鳴，宮衛國，王澤愛

(中海油能源發展股份有限公司惠州石化分公司，廣東 惠州 516086)

中海油能源發展股份有限公司惠州石化分公司引進Chevron公司開發的加氫異構脫蠟專利技術，投資建設了400 kt/a加氫異構脫蠟裝置。以加氫裂化尾油為原料，在反應壓力和氫油比相近的條件下，研究了加氫裂化尾油進料量、原料蠟含量和主產品150N基礎油的傾點對反應溫度的影響。結果表明，對于同一種原料，為達到150N基礎油性質相同，進料量每提高1 t/h，反應溫度需提高約0.5 ℃；而在進料量穩定的情況下，150N基礎油的傾點每降低1 ℃，反應溫度需提高1.2 ℃左右；當進料量和150N基礎油性質相同時，采用蠟含量越高的原料，則所需反應溫度越高。

加氫裂化尾油 異構脫蠟 反應溫度 傾點

美國石油學會將基礎油分為五類。具有低硫含量、高飽和烴含量和高黏度指數的API Ⅱ和Ⅲ類基礎油已逐步取代Ⅰ類基礎油，在高檔發動機油、液壓油、汽輪機油等潤滑油產品中得到廣泛應用[1-3]。

加氫異構脫蠟工藝是生產低傾點的API Ⅱ/Ⅲ基礎油的新技術，該工藝主要是將正構烷烴異構化而降低傾點，與溶劑脫蠟工藝相比，加氫異構脫蠟基礎油具有較高的收率和黏度指數。目前Chevron公司、ExxonMobil公司、Shell公司、中國石化石油化工科學研究院和中國石化撫順石油化工研究院擁有加氫異構脫蠟生產高檔基礎油的專利技術[4-10]。

中海油能源發展股份有限公司惠州石化分公司引進Chevron公司開發的加氫異構脫蠟專利技術，投資建設了400 kt/a加氫異構脫蠟裝置，該裝置于2011年5月成功投產，所生產的API Ⅱ類加氫基礎油為國內潤滑油生產提供了優質的原料。該裝置以加氫裂化尾油(UCO)為原料，主產品為60N和150N加氫基礎油。自裝置投產以來，由于實際生產所用原料與設計原料的性質差異較大，以及基礎油市場需求的變化等原因，導致裝置操作參數頻繁調整，特別是加氫異構脫蠟反應溫度，產生大量不合格產品。為了優化裝置的操作參數，減少不合格產品的產生，中海油能源發展股份有限公司惠州石化分公司在400 kt/a加氫異構脫蠟裝置上，選擇對裝置穩定性影響最大的3個參數：加氫裂化尾油的蠟含量、進料量及主產品150N基礎油的傾點作為考察對象，研究其對加氫異構脫蠟反應溫度(加氫異構脫蠟催化劑的加權平均溫度)的影響。

1 裝置工藝流程與原料性質

1.1 裝置工藝流程

圖1 加氫異構脫蠟裝置工藝流程示意

400 kt/a加氫異構脫蠟裝置的工藝流程見圖1。由圖1可見，原料加氫裂化尾油先經異構脫蠟反應器進行加氫異構反應，再進入加氫精制反應器進行加氫后處理，加氫后的產物進入常壓分餾塔進行分餾，塔頂出白油，而塔底油則進入減壓分餾塔進行再次分餾，減一線產較重的白油，減二線出60N加氫基礎油，塔底則出150N加氫基礎油，其中150N基礎油為裝置的主產品。

1.2 原料性質

實際生產所用的各批次原料性質均不同，對加氫異構脫蠟反應溫度的影響也不一樣。試驗中選擇兩批典型的加氫裂化尾油UCO1和UCO2，其性質見表1。從表1可見，兩批原料的硫含量、氮含量、芳烴含量(從紫外吸光系數得出)相差不大，而蠟含量相差較大，導致兩批原料的黏度、傾點、黏度指數存在較大的差異。因為加氫異構脫蠟裝置的主反應是加氫異構脫蠟反應，原料蠟含量的不同將直接影響加氫異構脫蠟反應溫度。

表1 UCO1和UCO2的性質

2 結果與討論

影響加氫異構脫蠟裝置的主要參數包括反應壓力、反應溫度、氫油比(以循環氫量表示)、空速(以進料量表示)等。在工業裝置上，在反應壓力、氫油比不變的條件下，考察不同性質的原料、進料量及150N基礎油的傾點對反應溫度的影響，結果見表2和表3。

2月11—19日以UCO1為原料，考察：①進料量為36 t/h時，150N基礎油的傾點對反應溫度的影響，其試驗結果見表2中NO1，NO2，NO3，NO4，NO5列的數據。②150N基礎油性質相近時(傾點也相近)，進料量對反應溫度的影響，其試驗結果見表2中NO4，NO5，NO8，NO9，NO10列的數據；③進料量為47 t/h時，150N基礎油的傾點對反應溫度的影響，其試驗結果見表2中NO6，NO7，NO8，NO9列的數據。

1月21—24日以UCO2為原料，考察進料量為36 t/h時，150N基礎油的傾點對反應溫度的影響，其試驗結果見表3。

2.1 進料量對反應溫度的影響

在150N基礎油性質相近(傾點也基本相同)時，進料量與反應溫度的關系見圖2(表2中NO4，NO5，NO8，NO9，NO10的數據)。由圖2可知，反應溫度隨著進料量的上升而升高，滿足y1=0.541 1x+300.22的線性關系。進料量每提高1 t/h，反應溫度需提高約0.5 ℃。進料量越大，單位時間內通過催化劑的正構烷烴越多，為了得到相同的產品傾點，需提高反應溫度。

表2 UCO1原料的反應條件和150N基礎油性質

表3 UCO2原料的反應條件和150N基礎油的性質

圖2 進料量對反應溫度的影響

2.2 產品傾點對反應溫度的影響

以UCO1為原料，在150N基礎油的其它性質相近時，傾點對反應溫度的影響見圖3(表2中NO6，NO7，NO8，NO9的數據)。由圖3可見，反應溫度隨著150N基礎油傾點的降低而升高，滿足y2=-1.241 3x+305.47的線性關系。150N基礎油傾點每降低1 ℃，反應溫度需提高約1.2 ℃。異構脫蠟反應的主要作用是降低傾點，利用上式可有效指導生產。

圖3 產品傾點對反應溫度的影響

2.3 原料蠟含量對反應溫度的影響

由表2中NO1，NO2，NO3，NO4，NO5和表3中NO1，NO2，NO3，NO4，NO5，NO6的數據得到不同蠟含量原料的反應溫度與產品傾點的關系曲線，如圖4所示。從圖4可以看出，在進料量及產品傾點相同時，UCO2的反應溫度比UCO1高，這是因為UCO2中的蠟含量高于UCO1的緣故。

由圖4還可以看出：以UCO1為原料時，反應溫度隨著150N基礎油傾點的降低而升高，滿足y3=-0.821 4x+306.84的線性關系，150N基礎油傾點每降低1 ℃，反應溫度約提高0.8 ℃；以UCO2為原料時，反應溫度隨著150N基礎油傾點的降低而升高，滿足y4=-1.364 5x+300.87的線性關系，150N基礎油傾點每降低1 ℃，反應溫度約提高1.4 ℃左右。說明在相同的進料量下，原料中蠟含量越高，產品傾點每降低1 ℃，反應溫度提高的幅度越大。

圖4 不同蠟含量原料的反應溫度與產品傾點的關系●—UCO1； ▲—UCO2

由以上分析可見，原料的蠟含量、進料量及150N基礎油的傾點對反應溫度的影響較大。主要原因是加氫異構脫蠟反應的實質是正構烷烴在貴金屬雙功能催化劑上進行碳正離子反應，包括加氫異構化主反應和加氫裂化副反應。提高原料的蠟含量和進料量，其實質是增加催化劑單位時間內加氫異構化的處理量，降低主產品150N基礎油的傾點則是提高了異構化反應的深度，均需提高反應溫度。

3 結 論

(1) 在原料中蠟質量分數為11.1%、150N基礎油產品性質相同的條件下，進料量每提高1 t/h，反應溫度需提高約0.5 ℃。即在生產操作中提高進料量時，為獲得相同性質的主產品，需相應地提高反應溫度。

(2) 主產品的傾點對反應溫度的影響很大。在原料中蠟質量分數為11.1%、進料量為47 t/h的條件下，150N基礎油傾點每降低1 ℃，反應溫度需提高1.2 ℃左右。

(3) 在原料的蠟含量上升時，為達到相同的產品性質，反應溫度需提高。原料蠟含量越高，主產品傾點每降低1 ℃，反應溫度提高的幅度越大。

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STUDY OF FACTORS AFFECTING HYDROGENATION ISOMERIZATION DEWAXING REACTION TEMPERATURE

Huang Xiaozhu， Li Ming， Gong Weiguo， Wang Zeai

(CNOOCHuizhouPetrochemicalsCompany，Huizhou，Guangdong516086)

Huizhou Petrochemical Company of CNOOC Energy Development Ltd. introduced the hydroisomerization dewaxing technology developed by Chevron Company and invested in the construction of a 400 kt/a hydroisomerization dewaxing unit. The hydrocracking tail oil is used as a raw material. Under the same reaction pressure and hydrogen/oil ratio conditions， the effect of the feed rate and its wax content， and pour point of main product (150N base oil) on the reaction temperature were tested. The results show that in order to achieve the same properties of 150N base oil using the same kind of raw material， the reaction temperature is increased by about 0.5 ℃ for every increase of feed rate 1 t/h； and that in the case of stable feeding quantity， reaction temperature needs to increase by about 1.2 ℃ for every 1 ℃ reduction of pour point of 150 base oil. When the feed rate and the property of base oil 150N remain unchanged， the reaction temperature increases with increasing wax mass faction of the feed.

hydrocracking tail oil； hydroisomerization dewaxing； reaction temperature； pour point

2014-01-08； 修改稿收到日期： 2014-04-15。

黃小珠，碩士，工程師，從事加氫基礎油生產工藝及產品應用研究工作，發表論文多篇。

黃小珠，E-mail：huangxzh1@126.com。

中海油能源發展股份有限公司科技項目(HFKJ-SH1201)。