白土精制對變壓器油基礎油脫色作用的探討及改進

于恩強　劉洪安　李軍　馮濤　袁玉珍

摘要：開展了模擬白土補充精制過程的小試研究，考察并分析了白土精制過程中造成油品變色的影響因素。研究發現，適當降低精制溫度有利于油品色度的改善，但精制溫度降低過大，尤其是當精制溫度低于100℃時，則無法使白土活化發揮精制作用，對油品的外觀清澈性不利。根據小試研究的成果，提出對白土混合罐混合后的油漿進行升溫前預脫氣的改造方案。技改方案的實施取得了預期效果，大幅度地改善了變壓器油基礎油的色度。

關鍵詞：白土精制；變壓器油；氧化；脫色

中圖分類號：TE624.5

文獻標識碼：A

文章編號：1002-3119（2015）02-0058-04

0 引言

顏色是變壓器油基礎油的一項重要指標，反映了油品的精制程度和老化程度。變壓器油國家標準GB 2536-2011中對油品外觀提出清澈透明、無沉淀物和懸浮物的要求，對顏色并沒有提出具體要求。但在實際使用時，用戶往往將顏色作為基礎油性質的重要表征，使其成為一項報告單之外的隱性指標。白土精制是利用白土的吸附作用脫除基礎油中的膠質、瀝青質、多環芳烴、雜環化合物以及殘余溶劑等。盡管該工藝存在多年，但由于工藝過程簡單，精制效果好，目前仍是國內許多煉廠精制基礎油的最后一道工序。近些年來隨著國內技術進步，針對白土精制脫氮效果不理想的缺點，出現了以液相脫氮劑脫除油品中的堿性氮化物的技術，與白土精制結合，取得了很好的應用效果。

中海瀝青股份有限公司潤滑油白土精制裝置于2007年5月投產，設計加工能力為200kt/a，主要原料為糠醛精制裝置的精制油。為了提高脫氮效果，在白土精制裝置前增設液相脫氮裝置，采用WSQ-2脫氮劑在一定工藝條件下脫除精制油中的堿性氮化物，脫氮油再經白土精制后出裝置。根據國內研究報道，在脫除大部分氮化物之后，白土精制對油品顏色有著明顯的改善作用。但從變壓器油基礎油的實際精制效果來看，在設計條件下，盡管經過液相脫氮精制，氮化物尤其是堿性氮化物的脫除率接近98%，堿性氮化物含量達到2mg/kg以下，白土加量在2%～6%之間均曾進行優化嘗試，白土精制后基礎油的色度不降反升，由0.2號上升到了0.3號，嚴重時甚至達到0.4號，白土精制油呈現淡黃色，成為提高變壓器油質量的瓶頸。

針對上述問題，本文就白土精制對油品顏色的作用進行了探討并提出了改進措施，取得了非常顯著的效果。

1 工藝流程

原工藝流程是將原料油由糠醛裝置泵送至混合器與脫氮劑混合反應。反應后的油品進入電精制沉降罐，反應后形成的氮渣在強電場作用下聚集沉降排出裝置。脫氮油由電精制沉降罐頂部自壓進入白土混合罐，白土經加料器連續定量地加入白土混合罐，與脫氮油混合攪拌均勻。混合均勻的油漿經換熱升溫后再進入加熱爐加熱至140℃（設計溫度）。經加熱后的混合罐底油進入白土蒸發塔，油漿在塔內停留20～30min進行充分接觸。蒸發塔底油經一段濾機（粗濾）和二段濾機（細濾）過濾后作為產品出裝置。白土蒸發塔頂由機械真空泵抽真空。原白土精制工藝流程示意圖如圖1所示。

2 實驗

2.1原料

試驗所用原料油為中海油自產環烷基常二線餾分油的糠醛精制油，其堿性氮化物含量、顏色數據列于表1。

2.2試驗方法

首先采用液相脫氮劑WSQ-2對糠醛精制油進行脫氮，濾掉氮渣后得到脫氮油；再在脫氮油中加入適量白土，升溫至140℃后攪拌20min，濾掉白土后得到白土精制油。測定白土精制油的顏色和堿性氮化物含量。

2.3試驗設計

試驗設計如表2所示。在目前的白土精制裝置中，白土混合罐屬于非密閉設備，脫氮油與白土接觸攪拌的過程中與外界大氣接觸。根據國內研究報道，白土精制過程中是否脫氧對潤滑油基礎油比色有直接影響，故而試驗對由液相脫氮到白土精制中間升溫過程是否有氮氣保護進行了條件試驗，以模擬當前白土精制裝置的流程。由于工業裝置液相脫氮效果比較理想，故沒有進行條件試驗。在白土精制的工業生產中，曾對白土加入量進行了優化，效果并不理想，油品色度沒有明顯改善，故也沒有對白土加量進行調整。

3 試驗結果與討論

3.1白土精制溫度對基礎油脫色效果的影響

表3為中海油常二線糠醛精制油在不同溫度下添加3%白土、反應20min的脫色效果。

從上述5個試驗的結果來看，適當降低精制溫度有利于油品色度的改善，但精制溫度降低過大，尤其是當精制溫度低于100℃時，則無法使白土活化發揮精制作用，對油品的外觀清澈性不利。

3.2氮氣保護對基礎油脫色的影響

表4為中海油常二線糠醛精制油在是否氮氣保護下添加3%白土、反應20min的脫色效果。

從上述4個試驗的結果來看，脫氮油加入白土以后升溫的過程中有無氮氣保護對白土精制油色度的影響極為明顯。盡管無氮氣保護的升溫過程僅為5min左右，但此間存留在油品中的氧氣仍在高溫攪拌精制時對油品造成顯著的氧化，進而導致油品色度增大，外觀不清澈。

3.3小結

（1）精制溫度過低，尤其是低于100℃時，對改善白土精制油色度和油品清澈性不利。

（2）模擬試驗的結果表明，工業裝置中油品從混合罐泵送至加熱爐（包括加熱爐加熱過程）的升溫過程中發生了比較明顯的氧化，若能在升溫之前脫氣，則對油品色度的改善效果將非常顯著。

4 工業應用

4.1工藝流程改造

根據實驗室研究的成果，對白土精制裝置進行了技術改造，改造后的流程如圖2所示，是將混合罐混合后的油漿在進加熱爐前進行真空脫氣，新增脫氣塔與蒸發塔共用真空系統。操作溫度為60～100℃，真空度大于70kPa。

4.2應用效果

技術改造完成后，在生產某種低黏度變壓器油基礎油時進行了工業試驗，所產基礎油性質如表5所示。

由表5所示產品數據可以看出，經過技術改造后，白土精制油色度有了極大的提高，油品呈現水白色，清澈透明，在外觀上與國內某著名品牌變壓器油無明顯差別。

5 結束語

中海瀝青股份有限公司潤滑油白土精制裝置通過在加熱爐前增設脫氣塔，實現了降低油品氧化、改善油品顏色、提高油品質量的目的，生產出高品質的變壓器油基礎油產品，取得了非常顯著的效果。綜上，通過真空脫氧是解決白土精制過程中油品氧化的有效途徑，可以非常顯著地改善油品的顏色。