石蠟基減壓渣油生產潤滑油基礎油的研究

朱長申 張翠偵 徐巖峰

摘 ?????要：以中海油石蠟基減壓渣油為原料，經丙烷脫瀝青-加氫處理-異構脫蠟-補充精制組合工藝制備潤滑油基礎油，結果研究表明：通過該組合工藝，得到了運動黏度（100 ℃）分別為20.7和13.88 mm²/s，黏度指數分別為114和100，傾點分別為-12和-18 ℃，氧化安定性時長分別為392和392 min的90BS光亮油和650N，且目標產品與市售同類產品性質相當。

關 ?鍵 ?詞：減壓渣油;丙烷脫瀝青;高壓加氫;潤滑油基礎油

中圖分類號：TQ 062 ??????文獻標識碼：?A ??????文章編號： 1671-0460（2020）03-0717-04

Study on the Production of Lube Base Oil From Paraffinic Vacuum Residue

ZHU Chang-shen， ZHANG?Cui-zhen， XU Yan-fen

（CNOOC Research Institute of Oil and Petrochemicals（Beijing） Co.， Ltd.， Shandong Qingdao?266500， China）

Abstract： ?Lube base oil was prepared from CNOOC paraffin-based vacuum residue?via propane deasphalting process， high?pressure hydrogenation process， isodewaxing?process and hydrofinishing?process. The research results showed that， by?the combined process， 90BS and 650N with the movement viscosity （100 ℃） of 20.71 mm²/s and 13.88 mm²/s， the viscosity index of 114 and 100， the pour point -12 ℃ and -18 ℃， and the oxidation stability time of ?392 min and 392 min，were successfully?prepared， and the target product had the similar properties?with?market similar products.

Key words： vacuum residue;??propane?deasphalting; ?high pressure hydrogenation; ?lubricant base oil

我國原油大多偏重質，尤其是石蠟基原油中大于500 ℃的減壓渣油收率超過40%～50%^[1-3]。為了實現有限石油資源的高效利用，以往通常采用直接催化裂化、溶劑脫瀝青-催化裂化和加氫精制預處理-催化裂化等，組合工藝處理減壓渣油以達到生產輕質油品的目的^[3]。

目前國內石蠟基常壓渣油通常采用常規的FCC工藝加工，也開發出石蠟基減壓渣油的催化裂化工藝（簡稱VRFCC），該工藝不僅轉化率低，油漿收率高，同時焦炭和干氣收率高，更嚴重的是焦炭選擇性急劇變差，從而造成重質烴未得到充分利用^[4]。此外，中國石化石油化工科學研究院開發的IHCC工藝具有低干氣和焦炭產率、無油漿產物的特點，適合處理石蠟基渣油^[3，4]。但在目前產能過剩、燃料油市場飽和的形勢下^[5]，將石蠟基減壓渣油輕質化并不能實現合理利用。

石蠟基減壓渣油具有飽和烴含量較高，硫含量、重金屬含量及瀝青質含量較低的特性，可利用該特性進行潤滑油基礎油、石蠟等生產。且隨著我國工業的迅速發展，裝備技術領域的不斷提高，汽車行業、航空航天行業、船舶行業、工程機械等行業對高黏度潤滑油基礎油需求量不斷增長^[6]。

目前，國內潤滑油生產工藝包括“老三套工藝”（即溶劑精制、溶劑脫蠟和白土補充精制）、加氫工藝及兩者的組合工藝。但傳統工藝生產的Ⅰ類基礎油已達不到現代工業的要求，為了改變石油餾分中分子結構的化學組成，以滿足潤滑的新要求，加氫工藝方法成為首選^[7，8]。

本文旨在以石蠟基減壓渣油經丙烷脫瀝青工藝所得的脫油瀝青為原料，采用高壓加氫工藝，生產高黏度潤滑油基礎油，以滿足企業潤滑油產業鏈下游的需求。

1 ?實驗部分

1.1 ?原料和儀器設備

本研究以中海油石蠟基減壓渣油為原料，進行高黏度潤滑油基礎油的工藝研究。原料油取自中海油某煉油廠的常減壓蒸餾裝置，主要性質見表1。從表1可知，該石蠟基減壓渣油的飽和份和芳香份含量較高，約為66%;膠質和瀝青質含量較低、金屬含量低，是比較優質的潤滑油基礎油原料。

采用的主要裝置：

400 mL固定床加氫試驗裝置—邁瑞爾（上海）有限公司制造;

1 kg/h溶劑精制裝置—洛陽凱美勝石化設備有限公司生產;

采用的主要儀器設備：

CANNON CAV-2100運動黏度測定儀;

PHO-TON硫含量分析儀;

PHO-TON氮含量分析儀;

法國ISL傾點儀;

德國HERZOG HFP370開口閃點測定儀等。

1.2 ?工藝路線

顧善龍^[9]等就潤滑油基礎油生產工藝如何選擇進行詳述，Ⅱ類和Ⅲ類潤滑油基礎油均采用高壓加氫工藝制得，且異構脫蠟為目前生產潤滑油基礎油最廣泛的生產工藝，其優點包括優良的穩定性、抗病毒等，并且進行過加氫處理的低硫物質，在相同的傾點下，產品收率和黏度指數較高。該原料油經過丙烷脫瀝青得到組分優異的潤滑油基礎油原料，并通過高壓加氫工藝脫除芳烴和雜原子、進行長鏈烷烴的異構化，已得到與市售產品相當的高黏度潤滑油基礎油。工藝流程示意圖如圖1所示。

2 ?結果與討論

2.1 ?丙烷脫瀝青試驗

以石蠟基減壓渣油為原料，依托溶劑脫瀝青中試裝置，開展丙烷脫瀝青試驗。丙烷脫瀝青的影響因素有原料性質、溶劑比、壓力和抽提溫度。因溶劑脫瀝青工業生產的操作壓力多為4 MPa，且由表1中石蠟基減壓渣油的四組分分析結果表明：其飽和份為34%、芳香份為31.1%，即理想組分含量較高。為保證理想組分最大限度地抽提，擬采用較大的劑油比。在固定操作壓力4 MPa前提下，進行抽提溫度和劑油體積比的條件考察試驗，具體試驗條件如表2所示;操作參數對脫瀝青油收率和殘炭的影響如圖2所示，脫油瀝青性質如表3所示。

由表3可知，得到脫瀝青油大樣的殘炭為0.95%，金屬總含量低于2 mg/kg，滿足加氫裝置進料要求。得到的脫瀝青油飽和烴含量高、凝點較高，大于50 ℃，故需要選擇合適的脫蠟工藝才可得到傾點和濁點均滿足要求的高黏度潤滑油基礎油。

2.2 ?高壓加氫試驗

2.2.1 ?加氫處理工藝

加氫處理催化劑為市售產品，目的是脫除脫瀝青油中的硫、氮及芳烴飽和等，已得到滿足異構脫蠟-補充精制催化劑進料要求的樣品（硫含量<1，氮含量<1），具體實驗條件和樣品性質如表4、表5和圖3所示。

由圖3和表5可知，隨著反應溫度的逐漸升高（或體積空速的減?。託浯呋瘎┑拿摿颉⒚摰芰χ饾u增強;條件HC-3的硫含量和氮含量均小于2 mg/kg，故將該條件生成油作為后續異構脫蠟實驗的原料。

2.2.2 ?異構脫蠟-補充精制工藝

根據原料的性質差異，降凝工藝有三種，即臨氫降凝工藝、異構脫蠟工藝和酮苯脫蠟工藝。由表1可知，加氫裂化生成油的凝點較高，大于60 ℃，故選擇異構脫蠟或酮苯脫蠟作為脫蠟工藝，并優先選擇環保型的異構脫蠟工藝。

以條件HC-3為原料，進行異構脫蠟試驗。在固定反應壓力15 MPa、體積空速為1.0 h^-1、氫油比為800∶1的前提下，對異構脫蠟反應溫度進行優化。因目標產品對應生成油的重餾分，故將異構脫蠟-補充精制樣品進行蒸餾切割，≥460 ℃的餾分性質隨反應條件的變化如圖3所示。

由圖4可知，反應溫度為基準+5 ℃的實驗條件所得的樣品傾點和濁點均符合要求，故將該條件生成油進行樣品切割，所得的重餾分樣品如表5所示。

由表6可知：

（1）≥460 ℃餾分段和≥400 ℃餾分段樣品的運動黏度、黏度指數、傾點、濁點、開口閃點等指標均與市售90BS光亮油和650N的性質相當。

（2）所得90BS光亮油相對于脫瀝青油收率為40.93%，相對減壓渣油的收率為18.66%;所得650N相對于脫瀝青油收率為48.81%，相對減壓渣油的收率為22.26%。

3 ?結論

（1）石蠟基減壓渣油經丙烷脫瀝青工藝，得到收率為46%的脫瀝青油，且脫瀝青油100 ℃運動黏度為25.41 mm²/s，黏度指數為100，適宜作為生產潤滑油基礎油的原料。

（2）脫瀝青油經加氫處理-異構脫蠟-補充精制工藝，得到與市售產品性質相當的90BS光亮油和650N。

參考文獻：

[1]孫吉民，匡卓賢.依靠技術進步精細煉油油化結合用好石蠟基原油資源[J].當代化工，2003，32（2）：63-65+69.

[2]王龍延，王國良，劉為民.石蠟基減壓渣油直接催化裂化工藝的實踐與探討[J].石油煉制與化工，1997，28（10）：1-7.

[3]王毅，崔守業，許友好，等.石蠟基渣油IHCC工藝實驗研究[J].石油煉制與化工，2016，47（10）：78-82.

[4]許友好，戴立順，龍軍，等.多產輕質油的FGO 選擇性加氫工藝與選擇性催化裂化工藝集成技術（IHCC）的研究[J].石油煉制與化工，2011，42（3）：7-12.

[5]秦鶴年，葛慶文.金屬軋制油所需基礎油的來源與生產[J].石油煉制與化工，2018，33（6）：11-15.

[6]南遠方，陳娟，梁宣甫，等.酮苯脫蠟光亮油生產工藝研究[J].當代化工，2015，44（8）：1943-1944，1947.

[7]寧紹寬，孔珊珊.潤滑油基礎油的生產工藝及發展趨勢[J].煉油與化工，2018（4）：5-7.

[8]侯英生.發展高檔潤滑油提高國內潤滑油競爭實力[J].當代石油石化，2004，12（6）：5-11.

[9]顧善龍，張向英.淺談潤滑油基礎油生產工藝的選擇[J].石化技術，2017（9）：24.

[10]mwh1208.Q-SY44-2009通用潤滑油基礎油標準[EB/?OL].https：//?wenku.baidu.com/view/74b821c94693daef5ef73d48.html.