高壓加氫生產(chǎn)環(huán)烷基變壓器油的中型試驗(yàn)研究

夏強(qiáng)斌，任建松，郭春梅，馬莉莉

(中海油氣開發(fā)利用公司，北京 100029)

高壓加氫生產(chǎn)環(huán)烷基變壓器油的中型試驗(yàn)研究

夏強(qiáng)斌，任建松，郭春梅，馬莉莉

(中海油氣開發(fā)利用公司，北京 100029)

以綏中36-1常二線餾分油為原料，在中型裝置上模擬工業(yè)三段高壓加氫裝置流程進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證該工藝能否生產(chǎn)滿足GB 2536—2011中I-30 ℃(特殊級(jí)別)標(biāo)準(zhǔn)要求的變壓器油，考察不同工藝操作參數(shù)對(duì)油品性能的影響。結(jié)果表明：三段加氫裝置合適的工藝條件為反應(yīng)壓力15.0 MPa，加氫處理的體積空速0.5 h-1、氫油體積比1 000∶1、溫度340～360 ℃，臨氫降凝的體積空速1.5 h-1、氫油體積比1 000∶1、溫度350～360 ℃，加氫補(bǔ)充精制的體積空速0.5 h-1、氫油體積比600∶1、溫度200～210 ℃；在上述條件下得到的變壓器油基礎(chǔ)油具有優(yōu)良的低溫性能、優(yōu)異的抗氧化性能，各項(xiàng)性能均滿足GB 2536—2011中I-30 ℃特殊級(jí)別指標(biāo)要求；添加復(fù)合劑后制成的變壓器成品油的各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于國(guó)內(nèi)外知名品牌油品或與其相當(dāng)，在低溫性能、抗氧化性能等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。綏中36-1常二線餾分油可以通過高壓加氫生產(chǎn)變壓器油。

常壓餾分油 環(huán)烷基 變壓器油 加氫處理 臨氫降凝 加氫補(bǔ)充精制

環(huán)烷基原油的餾分油經(jīng)加氫后具有低傾點(diǎn)、高密度、低揮發(fā)性等特點(diǎn)，被廣泛用于生產(chǎn)電氣用油、冷凍機(jī)油、橡膠填充油等工藝用油。中海油氣(泰州)石化有限公司(簡(jiǎn)稱泰石化公司)引進(jìn)SHELL公司的三段高壓加氫工藝[1]，采用非貴金屬加氫處理-非貴金屬臨氫降凝-貴金屬后精制催化劑體系，以綏中36-1減壓蠟油為原料，生產(chǎn)SBS填充油[2]。市場(chǎng)調(diào)研顯示，SBS填充油需求有下降的趨勢(shì)，而變壓器油需求較為穩(wěn)健。因此，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、增加產(chǎn)品種類，成為泰州石化公司的重要課題。本研究以綏中36-1常二線餾分油為原料，在中型裝置上模擬工業(yè)裝置流程進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證三段高壓加氫工藝能否生產(chǎn)滿足GB 2536—2011中I-30 ℃(特殊級(jí)別)標(biāo)準(zhǔn)要求的變壓器油，考察不同工藝操作參數(shù)對(duì)油品性能的影響，選擇合適的工藝條件，為工業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)和依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 工藝流程

本試驗(yàn)所采用的中試裝置由若干反應(yīng)器和汽提器、蒸餾塔組成，反應(yīng)器之間既可串聯(lián)，也可并聯(lián)，各系統(tǒng)可單獨(dú)運(yùn)行，也可聯(lián)合運(yùn)行。反應(yīng)器的最高操作壓力為20 MPa，溫度可控制在室溫～450 ℃范圍，進(jìn)油量、氫氣量分別在40～300 mL/h、60～400 L/h范圍調(diào)節(jié)。

中試裝置完全模擬工業(yè)裝置流程，其流程示意見圖1。

圖1 中試裝置流程示意

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 原料油 采用中海油綏中36-1常二線餾分油為原料，其性質(zhì)如表1所示。由表1可知：原料油的密度、黏度大，環(huán)烷烴含量較高，是典型的環(huán)烷基油；硫、氮含量較高，加工難度較大，需通過優(yōu)化加氫處理和臨氫降凝工藝來提升產(chǎn)品性能。

表1 原料油的主要性質(zhì)

1.2.2 催化劑 中試裝置采用與工業(yè)裝置相同的SHELL催化劑，模擬工業(yè)裝置的裝填比例，以期實(shí)現(xiàn)相近的空速，裝填方案如圖2所示。

圖2 催化劑的裝填方案

2 結(jié)果與討論

2.1 工藝條件考察

試樣中氫氣采用一次通過方式，在不同溫度下進(jìn)行了多組試驗(yàn)，加氫處理-臨氫降凝串聯(lián)工藝的操作條件及產(chǎn)品性質(zhì)見表2，產(chǎn)品為汽提塔塔底采集的樣品。由表2可知：工況1、工況2 的反應(yīng)條件較為緩和，目標(biāo)產(chǎn)品收率接近95%，但傾點(diǎn)不能滿足GB 2536—2011標(biāo)準(zhǔn)的要求；工況3、工況4的反應(yīng)條件較為苛刻，產(chǎn)品的傾點(diǎn)可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但工況4的目標(biāo)產(chǎn)品收率較低。

表2 加氫處理-臨氫降凝串聯(lián)工藝的操作條件及產(chǎn)品性質(zhì)

1) “/”前后數(shù)據(jù)分別為加氫處理和臨氫降凝的工藝條件。

以工況3、工況4的產(chǎn)品(樣品3、樣品4)為原料進(jìn)行加氫補(bǔ)充精制試驗(yàn)，工藝條件及產(chǎn)品收率如表3所示，產(chǎn)品(即變壓器油基礎(chǔ)油)性質(zhì)如表4所示。產(chǎn)品為從蒸餾塔塔底采集的樣品，其中工況5、工況6均以樣品3為原料，所得產(chǎn)品分別記為樣品5、樣品6；工況7以樣品4為原料，所得產(chǎn)品記為樣品7。由表4可知：3種樣品均滿足GB 2536—2011中I-30 ℃指標(biāo)要求，但樣品5的部分指標(biāo)較為卡邊，其工藝條件需要在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)一步驗(yàn)證；樣品6和樣品7的運(yùn)動(dòng)黏度(-30 ℃)較小、傾點(diǎn)很低，具有良好的低溫性能，酸值、硫含量和稠環(huán)芳烴含量非常低，說明油品的精制深度較大，同時(shí)旋轉(zhuǎn)氧彈時(shí)間為240 min以上，說明油品的抗氧化性能十分優(yōu)異。

表3 加氫補(bǔ)充精制工藝條件及產(chǎn)品收率

2.2 中試產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的性能對(duì)比

將制備的變壓器油基礎(chǔ)油樣品7 通過添加劑復(fù)配得到變壓器油成品油(暫命名HIP-30)。將其與幾種市場(chǎng)上暢銷的國(guó)內(nèi)外知名品牌變壓器油進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果見表5。由表5可知：與國(guó)內(nèi)樣品相比，HIP-30變壓器油具有更低的傾點(diǎn)和酸值，尤其是硫含量和稠環(huán)芳烴含量都很低；由于采用全氫工藝，沒有糠醛，對(duì)環(huán)境和變壓器運(yùn)行更加環(huán)保和安全，尤其是經(jīng)過500 h的氧化試驗(yàn)后，HIP-30的酸值和沉淀量都低很多，說明HIP-30具有更為優(yōu)異的抗氧化性能。與國(guó)際樣品1 相比，HIP-30變壓器油的低溫性能稍遜，但抗氧化性能明顯改善，其它電氣性能和理化性能兩者相當(dāng)。與國(guó)際樣品2 相比，HIP-30變壓器油的稠環(huán)芳烴含量和抗氧化性能指標(biāo)明顯改善，且國(guó)際樣品2 只能滿足GB 2536—2011標(biāo)準(zhǔn)中的通用級(jí)別變壓器油要求，達(dá)不到特殊級(jí)別變壓器油指標(biāo)要求。

表4 加氫補(bǔ)充精制后得到的變壓器油基礎(chǔ)油的性質(zhì)

表5 制備的變壓器油成品油與國(guó)內(nèi)外同類變壓器油性能對(duì)比

3 結(jié) 論

(1) 采用SHELL三段高壓加氫工藝，以綏中36-1常二線餾分油為原料生產(chǎn)滿足GB 2536—2011中I-30 ℃(特殊級(jí)別)標(biāo)準(zhǔn)要求的環(huán)烷基變壓器油時(shí)，合適的反應(yīng)條件為：壓力15.0 MPa，加氫處理的體積空速0.5 h-1、氫油體積比1 000∶1、溫度340～360 ℃，臨氫降凝的體積空速1.5 h-1、氫油體積比1 000∶1、溫度350～360 ℃，加氫補(bǔ)充精制的體積空速 0.5 h-1、氫油體積比600∶1、溫度 200～210 ℃。

(2) 制備的變壓器油基礎(chǔ)油具有優(yōu)良的低溫性能、優(yōu)異的抗氧化性能，各項(xiàng)性能均滿足GB 2536—2011中I-30 ℃特殊級(jí)別指標(biāo)要求。

(3) 添加復(fù)合劑后制成的變壓器油成品油的各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于國(guó)內(nèi)外知名品牌油品或與其相當(dāng)，在低溫性能、抗氧化性能等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。綏中361常二線餾分油可以通過高壓加氫生產(chǎn)變壓器油。

[1] 任建松，陳淳，蔡烈奎.環(huán)烷基潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝的中試研究和流程優(yōu)化[J].石油煉制與化工，2014，45(3)：69-73

[2] 任建松，馬莉莉，徐萌，綏中361蠟油生產(chǎn)SBS填充油的催化劑配套體系研究[J].石油煉制與化工，2015，46(9)：12-15

PILOT TEST OF PRODUCING NAPHTHENIC TRANSFORMER OIL BY HIGH PRESSURE HYDROPROCESS

Xia Qiangbin，Ren Jiansong，Guo Chunmei，Ma Lili

(CNOOCOil&GasDevelopment&UtilizationCO.，Beijing100029)

Pilot tests of atmospheric cut 2 from Suizhong 36-1 crude were conducted to produce a special grade (I-30 ℃) transformer oil which meets the GB 2536—2011 specifications by a process that simulates the Shell`s three stage high pressure hydroprocessing，and to study the effect of different process parameters on the performance of the transformer oil.The results indicate that a high quality transformer oil with excellent low temperature flow property and antioxidant property can be produced at the following conditions：space velocity of 0.5 h-1，gas/oil ratio of 1 000∶1 and temperature of 340—360 ℃ for hydrotreating，space velocity of 1.5 h-1，gas/oil ratio of 1 000∶1 and temperature of 350—360 ℃ for hydrodewaxing，and space velocity of 0.5 h-1，gas/oil ratio of 600∶1 and temperature of 200—210 ℃ for hydrofinishing.With addition of an additive package，the resulting transformer oil has all properties meeting GB 2536—2011 specifications，and is superior to the domestic and foreign well-known brand product or its equivalent，especially in cold flow property and anti-oxidation ability.It is concluded that the high quality transformer oil can be made from atmospheric cut 2 of Suizhong 36-1 crude by high pressure hydrotreating process.

atmospheric distillate；naphthenic；transformer oil；hydrotreating；hydrodewaxing；hydrofinishing

2015-08-04；修改稿收到日期：2015-10-15。

夏強(qiáng)斌，高級(jí)工程師，主要從事大型煉化項(xiàng)目建設(shè)以及煉油化工企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理工作。

任建松，E-mail：renjs2@cnooc.com.cn。