加氫法生產HVI Ⅱ/Ⅲ類潤滑油基礎油的技術途徑與實踐

王子文，高杰，李洪輝，郭慶洲，王魯強，牛傳峰，夏國富

(中國石化石油化工科學研究院，北京 100083)

加氫法生產HVI Ⅱ/Ⅲ類潤滑油基礎油的技術途徑與實踐

王子文，高杰，李洪輝，郭慶洲，王魯強，牛傳峰，夏國富

(中國石化石油化工科學研究院，北京 100083)

隨著我國產業升級的加速和環保法規的日益苛刻，滿足環保節能要求的高檔潤滑油將成為未來的發展趨勢，采用異構脫蠟技術生產HVI Ⅱ/Ⅲ類基礎油受到了廣泛關注。石油化工科學研究院(RIPP)多年來致力于潤滑油基礎油加氫技術的研發，在潤滑油異構脫蠟技術方面形成了以加氫裂化尾油、中間基減壓餾分油或費托合成蠟為原料生產HVI Ⅱ/Ⅲ類基礎油的成套技術，并成功實現了工業應用，為潤滑油質量升級提供有力支持。

潤滑油基礎油；異構脫蠟；黏度指數

0 引言

近年來，隨著我國產業升級的加速和環保法規的日益苛刻，滿足環保節能要求的高檔潤滑油將成為未來的發展趨勢。目前，我國潤滑油的生產以國內工廠為主，但是作為潤滑油最主要構成部分的基礎油卻大量依靠進口。國內基礎油產能結構與需求發展不匹配的問題在Ⅱ/Ⅲ類基礎油上表現得尤為突出。研究表明，2014年我國Ⅱ/Ⅲ類基礎油的消費量達284萬t，其中約70%由進口資源補充[1]，國內Ⅱ/Ⅲ類基礎油的供應量仍有較大缺口。

另一方面，隨著我國原油進口量不斷增加，原油品種的多樣化和不確定性，給基礎油的穩定生產帶來了挑戰。與傳統生產工藝相比，潤滑油加氫工藝的原料適應性更強，能夠以中間基原油生產出具有優良性能的基礎油。特別是潤滑油異構脫蠟技術，由于其能夠在保持高黏度指數和較高收率的同時達到降低傾點的目的，目前已經成為生產HVI Ⅱ/Ⅲ類基礎油最重要的工藝技術。

1 生產HVI Ⅱ/Ⅲ類基礎油的異構脫蠟(RIW)技術

在深入認識潤滑油異構脫蠟反應機理的基礎上，石油化工科學研究院(RIPP)完成了異構脫蠟催化劑用分子篩的合成與生產技術、異構脫蠟催化劑制備技術[2]以及基礎油異構脫蠟工藝技術的開發，形成了以加氫裂化尾油、中間基減壓餾分油或費托合成蠟為原料生產HVI Ⅱ/Ⅲ類基礎油的成套技術[3]，并成功實現了工業應用。

1.1 加氫裂化尾油生產HVI Ⅱ/Ⅲ類基礎油

加氫裂化尾油來自于高壓深度加氫過程，其原料中的硫、氮化合物以及芳烴均被脫除或深度轉化，能夠符合異構脫蠟催化劑的進料要求。由于原料中的多環環烷烴和多環芳烴在加氫裂化過程中會轉化成為帶有側鏈的少環環烷烴或單環芳烴，因此加氫裂化尾油的潤滑油餾分段的黏度指數較高，非常適合作為生產優質基礎油的原料。目前，以加氫裂化尾油為原料生產HVI Ⅱ類基礎油的技術已得到了廣泛應用。

由于HVI Ⅲ類基礎油要求具有非常高的黏度指數，而在異構脫蠟過程中必然存在黏度指數損失的問題，這就使得HVI Ⅲ類基礎油的生產存在相當大的難度。RIPP對國內多種尾油進行了異構脫蠟試驗，并開展了基礎油烴組成及結構特征、原料組成結構對基礎油性能的影響等方面研究[4]。在此基礎上，通過對原料、催化劑性能及操作條件的優化和選擇，采用RIW技術能夠生產出質量符合中國石化《潤滑油基礎油(加氫)協議標準》(簡稱“標準”)要求的HVI Ⅲ類基礎油。

2016年5月，RIPP的異構脫蠟技術及RIW-2催化劑在國內某基礎油生產企業40萬t/a潤滑油加氫異構脫蠟裝置上成功實現了工業應用，以加氫裂化尾油為原料，采用異構脫蠟—加氫補充精制流程能夠生產出HVI Ⅲ 4 mm2/s基礎油和HVI Ⅲ 6 mm2/st基礎油。如表1所示，在基礎油產品質量符合HVI Ⅲ類基礎油標準的條件下，與異構反應進料相比，產品的黏度指數損失可以控制在10個單位左右，體現了RIW-2催化劑優異的異構選擇性和較高的工藝優化水平。

表1 加氫裂化尾油生產基礎油工業應用原料及產品主要性質

1.2 中間基減壓餾分油生產HVI Ⅱ類基礎油

與加氫裂化尾油不同，中間基減壓餾分油的硫、氮含量較高，為防止硫、氮化合物使載有貴金屬的異構脫蠟催化劑中毒，原料首先要經過加氫處理脫除硫、氮后，才能滿足異構脫蠟段的進料要求。另一方面，加氫處理轉化程度較深，能夠使原料中的多環芳烴及多環環烷烴裂解開環，生成帶有若干烷基側鏈的高黏度指數的單環芳烴或單環環烷烴，從而實現將非理想組分轉化為理想組分，同時幾乎完全脫除雜環化合物，有利于提高異構進料的黏度指數和基礎油產品收率。

采用加氫處理—異構脫蠟—加氫補充精制流程，以中東混合油的減壓餾分油為原料生產HVI Ⅱ類基礎油進行了工藝研究，試驗結果如表2所示。該中東混合油的減二線餾分油黏度指數為79、減三線黏度指數為56，要想生產HVI Ⅱ類基礎油就要保證加氫處理后的精制油黏度指數在125以上，因此加氫處理反應在脫硫脫氮的同時，要大幅度提高產品的黏度指數。采用RIPP開發的加氫處理RL-2催化劑，不僅能夠有效脫除原料中的硫、氮化合物，還能夠大幅提升異構進料的黏度指數，所得加氫處理產物再經RIW-2催化劑進行異構脫蠟，最終可獲得黏度指數大于110的HVI Ⅱ+類基礎油。

表2 中東混合油減二、減三線原料和基礎油產品性質

以中間基油生產HVI Ⅱ類基礎油的加氫處理技術已成功應用于中國石化系統某45萬t/a潤滑油加氫裝置，并于2014年5月完成標定。

1.3 費托合成油生產HVI Ⅲ+類基礎油

費托合成油主要由正構烷烴和烯烴組成，并且硫、氮含量極低，但含有一定量的以醇等有機物形式存在的氧，不能直接作為最終產品使用，需要對其加氫提質后方可作為最終產品。由于分子組成結構上的優勢，費托合成蠟是生產高黏度指數，特別是HVI Ⅲ+類基礎油的優質原料。在由費托合成產物生產潤滑油基礎油的研究方面，RIPP完成了基礎油、石蠟生產技術的研究并完成成套技術的開發，包括費托蠟穩定加氫技術、高熔點重質蠟生產技術、費托蠟加氫處理技術、費托蠟異構裂化技術和費托蠟異構脫蠟技術。根據目標產物的不同可以選擇不同的組合方式，并形成不同的工藝流程。

表3所示為不同流程所生產HVI Ⅲ+類基礎油產品主要性質。穩定加氫—異構脫蠟—補充精制流程是將費托合成蠟首先通過加氫精制進行脫氧、烯烴飽和等反應，再經過常減壓蒸餾，切割出顏色水白、滴熔點高的特種蠟產品后，中間含蠟潤滑油餾分進一步經過異構脫蠟—補充精制生產高檔基礎油。加氫處理—異構脫蠟—補充精制流程以費托合成蠟為原料，采用較為苛刻的加氫處理條件，以提高重質基礎油的收率為目的。異構裂化—異構脫蠟—補充精制流程則是將異構裂化技術和異構脫蠟技術相結合，以費托合成產物的異構加氫裂化尾油作為異構脫蠟段進料來生產潤滑油基礎油。采用不同工藝流程所得產品均具有較高的黏度指數和極低的傾點，是優質的潤滑油基礎油產品。

表3 不同流程所生產HVI Ⅲ+類基礎油產品主要性質

2012年，RIPP在某煉廠3000 t/a裝置上完成了費托蠟生產基礎油及石蠟工業試驗，所生產的HVI Ⅲ+4 mm2/s基礎油的黏度指數為145，傾點<-30 ℃；HVI Ⅲ+6 mm2/s基礎油的黏度指數154，傾點<-30℃；同時得到了優質的2號基礎油、滿足ASTM D7566標準要求的航煤餾分、凝點<-30 ℃的柴油餾分。工業試驗所用原料性質見表4，所得HVI Ⅲ+4 mm2/s、HVI Ⅲ+6 mm2/s基礎油性質見表5，工業試驗所得費托來源的基礎油與PAO性質的對比見表6?？梢钥吹?，費托基礎油黏度指數高、氧化安定性好、蒸發損失低，其性質與PAO相媲美，是調配高檔潤滑油的優質原料。此次工業試驗對費托合成蠟穩定加氫技術、高熔點微晶蠟生產技術、費托合成蠟加氫處理技術及異構脫蠟/加氫精制技術進行驗證并獲得了成功。

表4 費托蠟生產基礎油工業試驗原料主要性質

表5 費托蠟生產基礎油工業試驗所得基礎油產品主要性質

表6 工業試驗所得費托基礎油與PAO性質的對比

2 小結

RIPP在多年的科研與工業應用實踐過程中，開發出了以RIW-2催化劑為核心的潤滑油基礎油異構脫蠟成套技術并成功應用于多套工業裝置。該技術具有廣泛的原料適應性，能夠生產滿足HVI Ⅱ/Ⅲ類標準的高檔基礎油產品，為基礎油生產企業產品質量升級和產品結構優化提供了有力的技術支撐。

[1] 孔勁媛，王昭，張蕾. 我國潤滑油暨基礎油市場現狀與發展預測[J]. 潤滑油，2016，31(5): 1-5.

[2] 黃衛國，方文秀，王魯強，等. RIPP新型異構降凝催化劑RIW-2的開發[C]//中國石化加氫裝置生產技術交流會論文，2012:733-737.

[3] 郭慶洲，王魯強，黃衛國，等. RIPP潤滑油技術開發及工業應用[C] // 2014年中國石化煉油加氫技術交流會論文集，2014:706-713.

[4] 胡松偉，郭慶洲，夏國富，等. 異構脫蠟潤滑油基礎油組成對其性質的影響 [J]. 石油學報(石油加工)，2015，31(4): 831-835.

Hydrogenation Technical Approach and Practice of Producing HVI Ⅱ/Ⅲ Lube Base Oil

WANG Zi-wen, GAO Jie, LI Hong-hui, GUO Qing-zhou, WANG Lu-qiang, NIU Chuan-feng, XIA Guo-fu

(Sinopec Research Institute of Petroleum Processing, Beijing 100083, China)

The acceleration of industrial upgrading and the increasingly stringent environmental requirements drives premium base oil demand. Isomerization dewaxing technology has been widely used in the production of HVI Ⅱ/Ⅲ base oil. RIW(RIPP Isomerization Dewaxing) is a base oil isomarization dewaxing technology developed by Research Institute of Petroleum Processing (RIPP). It is applicable to the production of premium base oil from various raw materials, such as hydrocracking unconverted oil, intermediate base VGO or Fischer Tropsch synthesis wax. RIW technology has been successfully implemented in commercial applications. It will provide strong support for the quality upgrade of lubricant.

lube base oil; isomarization dewaxing; viscosity index

2016-06-21。

達永娥,碩士,工程師,2007年畢業于西安石油大學應用化學專業,2014年畢業于華東理工大學化學工程專業,現主要從事油品分析檢測、技術管理、體系管理等工作。E-mail:dye_rhy@petrochina.com.cn

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.03.010

1002-3119(2017)03-0054-04

TE626.3

A