基礎油加氫催化劑性能評定及應用

張浩,王澤愛,宮衛國,黃小珠,余文東

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

0 引言

加氫裂化尾油是加氫裂化裝置未轉化產物，具有低氮、低硫、飽和烴和黏度指數高等特性，是生產APIⅡ類或Ⅲ類加氫基礎油的理想原料[1-2]?；葜菔?0萬t/a潤滑油加氫裝置以加氫裂化尾油為原料，采用加氫異構和加氫精制技術，主要生產60N和150N基礎油產品[3]。該裝置2011年5月建成投產，當時采用國外公司的加氫異構和加氫精制催化劑[4]。裝置運行至2019年，因加氫異構催化劑床層壓降升高和加氫精制催化劑精制能力下降等問題[5 ]，對催化劑進行更換。為此采用該工業裝置的加氫尾油原料，并模擬工藝參數，對國內、外四種潤滑油加氫異構-加氫精制催化劑組合進行中試評定，得到基礎油的性能，以及各餾分的收率等基礎數據，并對優選確定的催化劑組合工業應用性能與中試評定結果進行比較。

1 試驗部分

1.1 加氫中試裝置及試驗工藝參數

在加氫中試裝置上中試試驗，原料油經加壓后依次進入加氫異構脫蠟反應器R101和加氫精制反應器R102，產物進入冷卻分離系統后，以氫氣為主的氣相進入循環氫系統，液相經汽提塔分離出氣相產物后進入產品罐。中試試驗參數見表1。其中異構化溫度的具體值根據催化劑廠商的推薦而確定。

表1 中試試驗參數

加氫中試液體產物在實沸點蒸餾儀蒸餾切割，得到輕組分、60N和150N基礎油產品。

1.2 試驗原料及催化劑

試驗采用潤滑油加氫工業裝置的同一批次加氫裂化尾油原料，其原料性質見表2。該原料硫和氮含量都極低[6]，滿足不同廠家的催化劑對原料硫和氮含量的指標要求。

表2 加氫裂化尾油原料性質

表2(續)

評定的四種加氫異構和加氫精制催化劑組合中催化劑組合1和組合2是國外知名公司樣品，組合3和組合4是國內公司樣品。

1.3 試驗結果

催化劑供應商推薦的異構溫度[7]下，4個加氫催化劑組合下的加氫中試產物性能和各餾分的收率分別見表3和表4。由表3可知，4種催化劑組合下基礎油的性能都滿足產品指標要求，但異構化溫度3>2>1>4，組合1下的基礎油產品紫外吸光系數最高。

表3 基礎油主要性質

由表4可知，催化劑組合1和2下的基礎油總收率分別為82%和83%，但催化劑組合3和4下的基礎油總收率分別為73.4%和75%，總液收也低于催化劑組合1和2。另外，催化劑組合1和2均可承諾9年質保，但催化劑組合3和4僅承諾3年質保。

表4 各產物收率

雖然催化劑組合3和4具有價格優勢，但其基礎油收率低，且催化劑壽命僅承諾3年質保，催化劑組合1和2具有整體優勢。公司150N除用在潤滑油生產中外[8-9]，也用做淺色橡膠的增塑劑、白色紡織品的紡織助劑組分等[10]，這些應用領域要求150N耐黃變，即具有優異的光和熱穩定性能[11]，為此最終確定了150N紫外吸光系數低的催化劑組合2。

表3(續)

表4(續)

2 工業應用

工業裝置主要由異構脫蠟(IDW)和加氫后精制(HDF)兩段臨氫反應串聯組成，反應產物經過常、減壓分離后得到合格產品。其原則工藝流程見圖1。

圖1 原則工藝流程

催化劑經密相裝填、低溫干燥、高溫還原活化后，開始進料工業應用，原油性質見表5，工業應用6個月后產品性能趨于穩定，其工藝參數和產品性能分別見表6和表7。

表5 加氫裂化尾油原料性質

表5(續)

表6 工業裝置工藝參數

與中試原料相比，該批加氫裂化尾油餾程收窄，初餾點升高50.1 ℃，終餾點降低44.9 ℃；100 ℃黏度增加0.082 mm2/s；黏度指數降低12個單位； 芳烴含量增大導致苯胺點增加2.6 ℃，芳烴指數增加4個單位，且也增大了紫外吸光系數。

對比表1～表7可知，工業應用與中試的工藝參數基本一致，工業產品60N、150N的紫外吸光系數較中試產品高，黏度指數較中試產品低，主要因該批原料的芳烴含量增大、黏度指數降低所致[12-13]，其他性能與中試產品基本相當。

表7 基礎油產品性質

工業產品的輕油、60N和150N收率分別為12.27%、52.76%和32.85%，總液收為97.88%。與表4催化劑組合2中數據相比，總液收基本相當，但輕油收率降低2.03%，因該批原料變重所致，這與徐占武等人的研究結果[14]基本吻合。

3 結論

(1)四種催化劑組合的加氫中試結果表明都能滿足基礎油的指標要求，但催化劑組合2下的基礎油收率高，且具有最低的紫外吸光系數。

(2)催化劑組合2的工業應用與中試評定結果基本一致，其基礎油收率略高，但黏度指數略低，且紫外吸光系數略高，是原料的性質差異所致。