兩種不同潤滑油加氫工藝流程對比

艾 明，邵丹丹，方 園

(安徽華東化工醫(yī)藥工程有限責任公司上海分公司，上海 201315)

國內具有代表性的潤滑油加氫工藝技術有石油化工科學研究院(RIPP)的催化脫蠟工藝和撫順石油化工研究院(FRIPP)的異構脫蠟技術；國外具有代表性的潤滑油加氫工藝有Chevron公司的異構脫蠟工藝(IDW 技術)、xxonMobil 公司的選擇性脫蠟工藝(MSDW 技術)和蠟異構化工藝(MWI 技術)和Shell 公司的異構脫蠟工藝[1]。以VGO為原料通過高壓加氫，最大量生產Ⅱ，Ⅲ類基礎油，上述5家單位的潤滑油加氫工藝技術都有各自特點，但工藝流程均與本文闡述的兩種流程基本一致，故對這兩種潤滑油加氫工藝流程做對比分析意義很大；

為了表述直觀，在對比分析過程中，將“加氫處理”稱為“一段加氫”，“異構脫蠟→補充精”稱為“二段加氫”。

1 兩種潤滑油加氫工藝流程介紹

1.1 第一種潤滑油加氫工藝流程 反應部分

加氫處理→高壓汽提→異構脫蠟→補充精制工藝反應部分流程 見圖1。

1-一段加氫進料泵，2-一段反應進料加熱爐，3-加氫處理反應器，4-高壓汽提塔，5-二段加氫進料泵，6-異構脫蠟反應器，7-補充精制反應器，8-二段熱高壓分離器，9-二段高壓空冷器，10-二段冷高壓分離器，11-二段循環(huán)氫壓縮機入口分液罐，12-二段循環(huán)氫壓縮機， 13-新氫壓縮機，14-二段熱低壓分離器，15-二段冷低壓分離器，16-循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)，17-開工電加熱器。

圖1 第一種潤滑油加氫工藝反應部分流程

1.2 第二種潤滑油加氫工藝流程 反應部分

加氫處理→低壓汽提→異構脫蠟→補充精制工藝反應部分流程 見圖2。

1-一段加氫進料泵，2-一段反應進料加熱爐，3-加氫處理反應器，4-一段熱高壓分離器，5-一段高壓空冷器，6-一段冷高壓分離器，7-一段循環(huán)氫壓縮機分液罐，8-一段循環(huán)氫壓縮機，9-新氫壓縮機，10-一段熱低壓分離器，11-一段冷低壓分離器，12-低壓汽提塔進料加熱爐，13-低壓汽提塔，14-二段加氫進料泵，15-二段反應進料加熱爐，16-異構脫蠟反應器，17-補充精制反應器，18-二段熱高壓分離器，19-二段高壓空冷器，20-二段冷高壓分離器，21-二段循環(huán)氫壓縮機入口分液罐，22-二段循環(huán)氫壓縮機，23-二段熱低壓分離器，24-二段冷低壓分離器，25-循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)。

圖2 第二種潤滑油加氫工藝反應部分流程

1.3 相同的兩種潤滑油加氫工藝分餾部分流程

分餾部分工藝流程圖 見圖3。

1-常壓塔進料加熱爐，2-常壓分餾塔，3-煤油側線塔，4-減壓塔進料加熱爐，5-減壓分餾塔，6-減一側線塔，7-減二側線塔，8-抽真空系統(tǒng)

根據(jù)圖1～3可知：兩種潤滑油加氫工藝流程相同之處：可以共用分餾部分工藝流程，由常壓分餾塔、減壓分餾塔、相應側線塔及減壓抽真空系統(tǒng)構成，該分餾流程可以根據(jù)不同產品分布作調整，從而得到目標產品；另外，兩種流程都可以共用新氫壓縮機；

不同之處：第一種加氫工藝流程，循環(huán)氫脫硫指標必須達到H2S含量<20 ppm，兩段加氫反應循環(huán)氫共用循環(huán)氫壓縮機，主要原因是一段加氫Ni-Mo系加氫催化劑可承受循環(huán)氫脫硫后H2S含量<20 ppm的的指標，該原因是兩種不同加氫工藝流程的本質影響因素；另外，兩段加氫反應流出物相互交叉換熱，兩段加氫反應的循環(huán)氫氣均進入循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)；第二種加氫工藝的兩段加氫反應循環(huán)氫壓縮機各自獨立設置，兩段加氫反應流出物無交叉換熱，且只有一段加氫反應的循環(huán)氫氣進入循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)，該脫硫系統(tǒng)的高壓脫硫塔設備相對較小，且脫硫后的循環(huán)氫中H2S含量控制在500～10000 ppm，二段加氫循環(huán)氫中H2S的含量控制在<15 ppm，此工藝的兩段反應系統(tǒng)獨立設置，操作靈活。

2 兩種潤滑油加氫工藝流程主要設備配置情況對比

根據(jù)圖1、2中的情況描述，兩種潤滑油加氫工藝流程反應部分的主要設備配置情況見表1。

表1 主要設備配置情況對比

表1(續(xù))

注：“√”代表需要設置，“×”代表不需要設置；

根據(jù)表1可知，第一種潤滑油加氫工藝流程反應部分需配置的主要設備功能名稱為17種，第二種需配置為25種，第一種加氫工藝流程主要設備功能數(shù)量明顯要少一些。

3 兩種潤滑油加氫工藝流程的裝置能耗對比

潤滑油加氫裝置能耗主要集中在燃料氣、用電及蒸汽消耗上[2]，以30×104t/a潤滑油加氫裝置為例，類似的原料加工，在產品分布及收率、反應工藝條件基本一致的條件下，對兩種加氫工藝流程中的高壓加氫進料泵、加熱設施及壓縮機的主要能耗情況做對比說明，詳細見表2～4；蒸汽消耗主要分布在分餾部分的流程中，故不作比較。

表2 高壓加氫進料泵軸功率對比表

注：以上數(shù)據(jù)來自安徽華東化工醫(yī)藥工程有限責任公司為遼寧某工廠和浙江某工廠的工程詳細設計資料中的數(shù)據(jù)。

表3 加熱設施熱負荷對比表

注：以上數(shù)據(jù)來自安徽華東化工醫(yī)藥工程有限責任公司為遼寧某工廠和浙江某工廠的工程詳細設計資料中的數(shù)據(jù)。

根據(jù)圖1及表1可知，第一種加氫工藝的一段、二段共用循環(huán)氫壓縮機，且壓縮機均為往復式，每種壓縮機需設置1開1備；擬定兩種加氫工藝中的一段加氫催化、二段加氫催化劑的氫油比分別為1000∶1和800∶1，循環(huán)氫壓縮機的循環(huán)氣量及軸功率見表4。

表4 壓縮機軸功率對比表

注：以上數(shù)據(jù)來自安徽華東化工醫(yī)藥工程有限責任公司為遼寧某工廠和浙江某工廠的工程詳細設計資料中的數(shù)據(jù)。

根據(jù)表2～4的數(shù)據(jù)對比，兩種潤滑油加氫工藝裝置的高壓泵、壓縮機、加熱爐能耗統(tǒng)計表見表5和表6。

表5 高壓泵、壓縮機、加熱爐 能耗統(tǒng)計表

從表5中可以看出，第二種加氫工藝的高壓機泵電耗比第一種多：2180-1450=730kW。

表6 加熱爐燃料氣消耗統(tǒng)計表

注：上述燃料氣組成按照天然氣熱值為9032 kcal/ Nm3考慮計算。

從表6中可以看出，第二種加氫工藝的加熱爐燃料氣消耗比第一種多：213-161=52 Nm3/h。

4 兩種潤滑油加氫工藝流程的裝置生產操作難度對比

4.1 裝置開工階段催化劑硫化和還原的操作部序對比

第一種潤滑油加氫工藝流程，因共用循環(huán)氫壓縮機的原因，Ni-Mo系加氫催化劑的硫化需要在Pt-Pd系加氫催化劑活化還原結束后進行，開工時間較長；在Ni-Mo系加氫催化劑的硫化過程中，需確保Pt-Pd系加氫催化劑不能被H2S>20 ppm循環(huán)氣污染，否則會損壞Pt-Pd系加氫催化劑的活性；另外，由于兩段反應交叉換熱較多，裝置的熱量平衡操作難度大，對生產操作人員的技術能力要求高一些。

第二種潤滑油加氫工藝流程，一段加氫和二段加氫的循環(huán)氫壓縮機獨立設置，Ni-Mo系加氫催化劑的硫化、Pt-Pd系加氫催化劑活化還原可以同時進行，可縮減開工時間；且兩段加氫反應系統(tǒng)獨立設置，互相不影響，Pt-Pd系加氫催化劑在活化還原過程中不存在H2S的威脅，操作難度小。

4.2 裝置正常生產操作控制及聯(lián)鎖回路數(shù)對比

根據(jù)安徽華東化工醫(yī)藥工程有限責任公司為遼寧某工廠和浙江某工廠設計的30萬t/a潤滑油加氫裝置的詳細設計數(shù)據(jù)資料得知，第一種潤滑油加氫工藝的控制回路數(shù)及聯(lián)鎖回路數(shù)比第二種分別多12%和42%，從而導致裝置在正常生產過程中，第一種工藝的生產操作難度加大；

5 小結

兩種潤滑油加氫工藝流程各有優(yōu)缺點，經過上述對比分析可知：

(1)第一種工藝流程主要設備集成度較高，設備功能數(shù)量少，裝置軸功率電耗少730 kW，燃料消耗少52 Nm3/h，循環(huán)氫脫硫指標須達到H2S含量<20 ppm，控制回路和聯(lián)鎖回路相對較多，生產操作難度大；

(2)第二種工藝流程的兩段反應系統(tǒng)、循環(huán)氫壓縮機獨立設置，設備功能數(shù)量和裝置能耗相對較多一些，但兩段反應系統(tǒng)互不影響，工藝流程相對獨立，生產操作靈活。