提高润滑油馏分质量探讨

黄灏

（中国石化荆门分公司，湖北荆门 448002）

提高润滑油馏分质量探讨

黄灏

（中国石化荆门分公司，湖北荆门 448002）

阐述了减压蒸馏生产润滑油馏分时“高真空、低炉温、窄馏分、浅颜色”的技术经济意义、获得与优化。探讨了蒸馏助剂技术优化和电脱盐技术改造应用效果。介绍了减压塔规整填料在润滑油型减压蒸馏中的应用。新型填料的应用有利于进一步提高减压蒸馏润滑油馏分质量，为润滑油系统后续工艺提供优质原料。通过润滑油型减压蒸馏的新技术应用和技术改造，加上精心操作，不断优化工艺管理，达到进一步提高减压蒸馏润滑油馏分质量的目的。

润滑油;减压蒸馏;电脱盐;规整填料

0 引言

炼油厂减压蒸馏是润滑油生产的第一道工序，为后续的润滑油加工过程提供原料。目前，润滑油基础油生产采用全加氢或部分加氢工艺部分取代了糠醛－酮苯－白土或加氢补充精制的“老三套”工艺。如Mobil、Chevron、Shell公司和北京石油化工科学研究院等生产APIⅡ或Ⅲ基础油的异构脱蜡工艺。然而，为了获得良好的基础油产品，无论采用何种加工工艺，对原料均有一定要求。原料的馏程、残炭、黏度、色度等均对基础油生产有直接影响。尤其是采用“老三套”工艺时，减压蒸馏切割出的蜡油质量优劣直接影响到基础油和石蜡的质量，同时对下游工序的加工能力、溶剂消耗、能源消耗等都有重大影响［1］。有人提出润滑油馏分最好是初馏点到干点的范围不大于100℃，相邻两馏分油的95%点和5%点的重叠度不大于10℃［2］。基于我国基础油生产工艺的现状，改善基础油生产的原料质量是提高润滑油基础油生产水平的重要措施。从多年生产实践中总结出来的“高真空、低炉温、窄馏分、浅颜色”的我国减压蒸馏技术［3］，可以视为国内润滑油基础油原料生产技术的科学慨括。

1 高真空

1.1 高真空的技术经济意义

润滑油减压蒸馏过程要求在尽可能高的工业真空度下进行:（1）真空度愈高，高沸点烃类的相对挥发度愈大，气－液密度差变大，实现一定的分馏任务时，所需塔板数可以较少一些，而较少的塔板数意味着分馏段压力降较小，进料段可获较高的真空度。（2）只有在较高的真空度下，特别是在进料段具有较高的真空度时，才可能使常压渣油在一定汽化率下的一次汽化温度降低，才有可能降低常压渣油的最终加热温度，使蒸馏过程的燃料消耗降低，满足“低炉温”要求。（3）当润滑油馏分的分馏过程在较低的温度下进行时，将明显降低高沸点高分子量烃类及非烃类的热分解率。较少的热分解，一方面有利于润滑油馏分的质量，降低烯烃含量;另一方面，生成较少的低分子烃类，不凝气量降低，可降低真空系统的压缩负荷，有利于高真空度的形成。（4）在较高的真空度下，蒸馏过程才有可能达到必要的深度，保证馏分润滑油馏分的收率。总之，高的真空度，是实现润滑油减压蒸馏“高真空、低炉温、窄馏分、浅颜色”4项工艺要点的先决条件。

1.2 高真空技术优化

荆门分公司以生产润滑油馏分为主的蒸馏（二）装置减顶抽真空系统经过改造，由原两级蒸汽抽真空改为三级抽真空，第一、二级仍采用蒸汽喷射泵抽真空，第三级采用水环式真空泵与蒸汽喷射泵并联方式抽真空，新增加1台水冷器。

2 低炉温

2.1 低炉温的技术经济意义

润滑油减压蒸馏过程要求在尽可能低的炉温下进行，这是由于:油品加热到过高的温度时，就会发生裂解、缩合反应，反应产物有不凝气、不饱和烃和胶质、沥青质等。裂解气进入减压塔，增加塔顶抽真空系统的负荷，影响真空度;不饱和烃和胶质、沥青质混入馏分油中，使馏分油的氧化安定性变差，颜色变深，残炭值升高。

2.2 低炉温的获得与优化

将减压炉扩径，转油线改切向进料。两炉空气预热器由列管式改为热管式。利用窄点技术优化换热网络，通过改变蒸汽发生量，调整换热器换热量，选用新型强化传热换热器，达到较高的原油进炉换热终温。荆门分公司2008年加热炉拆除原烟气余热回收系统，将常压炉和减压炉联合起来，增设联合烟道，增加余热回收系统烟气密封挡板和烟气调节挡板;增加落地布置空气预热器，空气预热器采用热管+低温保护措施的复合空气预热器;新增烟气侧引风机和空气侧鼓风机;辐射室衬里内壁涂热反射涂料，防爆门及看火门内衬预成型隔热块。通过技术应用，设计排烟温度小于140℃，加热炉效率达到91%。

3 窄馏分

3.1 窄馏分的技术经济意义

如果减压蒸馏润滑油馏分的馏程比较宽，该润滑油馏分在溶剂精制时，不但需要较大的溶剂比以除去一些沸点较高的非理想组分，而且，往往也会使一些沸点较低的理想组分在溶剂精制时被除去，从而使精制油收率下降。宽馏分润滑油馏分在溶剂脱蜡时，由于在同一温度下会有结构不同、分子大小不等的各种固体烃同时析出，因而得不到均一的固体烃结晶，导致脱蜡过滤速度减慢，影响加工能力，同时也降低去蜡油的收率;另外由于蜡的结构复杂也直接影响到石蜡的质量。国内的生产实践表明:如果减压馏分油馏程宽度减少20～30℃，在相同的凝点情况下去蜡油收率提高2%～3%，过滤速度提高10～20 kg/m2·h。研究结果表明:同是一个侧线的原料，在脱蜡工艺条件和脱蜡深度基本相同的情况下，分割的馏分越窄，去蜡油收率越高，去油蜡的含油量也相应降低，过滤速度加快，过滤温差减少，可增加处理能力，降低装置能耗。国外炼油厂采取窄馏分加工，润滑油馏分对原油收率可提高1.78%，同时，可降低溶剂精制的溶剂比，提高脱蜡过滤速度［4］。

3.2 窄馏分的获得与优化

为了实现窄馏分，首先要搞好减压塔的平稳操作，其次要稳定汽提塔的液位，在不影响真空度的前提下，适当提高汽提塔塔底吹汽量。

荆门分公司经过精心操作和一系列技术改造，石蜡基原油生产的减二线和减三线馏分油重叠度由2001年标定的70℃以上，达到现在的50℃以下。说明分离精度提高，另一方面也说明操作上平稳度有所加强。

4 浅颜色

4.1 浅颜色的技术经济意义

润滑油减压蒸馏过程生产的馏分油颜色有一个工艺控制指标。一般来说，对于同一种润滑油馏分，颜色深，意味着S、N、O和稠环芳烃含量高，给溶剂精制工艺、加氢处理工艺、加氢补充精制或者白土补充精制工艺等造成不利的影响。润滑油馏分颜色加深，糠醛精制装置为了满足精制油色度指标要求，需要提高溶剂比和/或抽提塔顶温，这无疑增加了该装置的负荷和能耗［5］，精制油收率一般会有所下降，影响经济效益;对于加氢工艺来说，可能要提高反应温度作为补偿，增加能耗和缩短催化剂使用寿命;对于白土精制工艺来说，可能要增加白土加入比例，增加剂耗和能耗。

4.2 浅颜色的获得与优化

①要加强加热炉的管理。生产润滑油馏分的减压蒸馏要求不裂解或尽量少裂解，有利于馏分油的安定性。除了采用“低炉温”优化措施外，加热炉管壁温度不要有局部过热。②改进洗涤段操作，提高馏分油质量。减压塔洗涤段的特点是温度高，液相负荷最小，油品重，胶质沥青质多。国外生产润滑油馏分减压蒸馏装置普遍采用脏洗涤油循环或净洗涤油冲洗方式，也有同时采用净洗涤油冲洗和脏洗涤油循环两种方法，较好地改善了润滑油馏分的色度等质量指标。③减压塔采用新型进料结构，降低雾沫夹带。荆门分公司进料改为具有捕液吸能作用的双切向环流气体分布器，具有气体分布均匀、压降低、结构简单，可以减少雾沫及焦化物夹带、降低减三线、减四线馏分油的残炭值。④降低馏分油的出装置温度，加强储存管理。

4.3 润滑油馏分的储存

由常压渣油经过减压蒸馏分割得到的润滑油馏分油含有热氧化不稳定物，如多环芳烃、烯烃、胶质等，它们在60～80℃的储存温度下，在接触空气的环境下，将会氧化变质，最明显的质变是油料色度上升。荆门分公司曾对石蜡基润滑油馏分储存安定性能进行考察。油品避光储存后性能的变化情况（储存时间为1个月，温度为70℃），见表1。润滑油馏分避光储存油品颜色与储存时间的关系见表2。

表1 润滑油馏分避光储存后的性能变化

表2 润滑油馏分避光储存油品颜色与储存时间的关系

从表1可见:油品在70℃下避光储存1个月后，硫含量、碱性氮、酸值基本没有变化，而颜色明显变深，胶质+沥青质均有所增加。

从表2可见:润滑油馏分在70℃下避光储存后颜色变化很大，油品的热氧化安定性能很差。润滑油减二线和减三线馏分贮存两天后颜色就明显加深，建议缩短润滑油减二线和减三线馏分罐的储存时间，避免长期罐存氧化变质，同时注意适时清理罐底。

5 蒸馏助剂技术优化

常减压蒸馏用到的“三剂”一般有原油罐脱水破乳剂、电脱盐罐破乳剂、反向破乳剂、电脱盐罐脱金属剂、低温缓蚀剂、高温缓蚀剂、阻垢剂等。荆门石化根据原油性质分别使用NS－9907、WP－2015A、ZC－3185三种破乳剂，并分别配用相应的脱盐剂。应用数据表明:在加工南阳、西江、江汉等优质原油时，NS－9907效果较好，在加工鲁宁油、仪征油等重质油时，WP－2015A效果较好，而ZC－3185仅对污油效果较好。以上三种破乳剂均为水溶性，在生产操作中，水溶性破乳剂需要人工配置，制约因素多，很难保证破乳剂的浓度和注入量，且排放污水对环保影响较大。因此要求:①建立一套科学化的管理制度，加强破乳剂的实验室筛选评价，提高破乳剂适应原油性质变化的针对性;②推进油溶性破乳剂技术的工业应用，降低破乳剂注入量，节约成本。

6 电脱盐运行优化

原油的深度脱盐要求脱后原油含盐量不大于3 mg/L，含水量不大于0.3%。原油电脱盐已不仅仅是一种单纯的装置防腐手段，伴随着脱盐、脱水、脱金属新技术的日趋成熟，它已成为为下游装置提供优质原料必不可少的原油预处理工艺，是炼油厂降低能耗、减轻设备结垢和腐蚀、防止催化剂中毒、降低炼油助剂消耗的重要工艺过程。对于润滑油加氢工艺来说，金属沉积会造成加氢催化剂永久性中毒。为了减少碱金属和碱土金属离子的影响，通常采取原油多级脱盐。在临氢的条件下，这些金属的化合物很快发生氢解，沉积在催化剂上。其沉积速度超过镍、钒等金属。这些沉积的金属在催化剂颗粒之间和催化剂孔口，减少了催化剂床层空隙率和堵塞了催化剂孔口，降低了催化剂活性，使床层压降上升［6］。随着荆门分公司进厂石蜡基原油逐渐变重，对于钠、钙等金属对于润滑油加氢催化剂的影响应该得到关注。在加氢裂化工艺中，钙会使催化剂迅速失活或结垢，并且极易沉积在催化剂颗粒之间，尤其在固定床床层顶部，造成加氢反应器的压降迅速升高而使装置无法正常运行［7］。除了使用适宜的脱钙剂外，更要选择适合荆门分公司原油特点的电脱盐技术进行技术改造，进一步优化电脱油工艺运行，力求降低钠等金属的含量。

荆门分公司已经在蒸馏（二）装置上开展了由原来采用的二级常规交直流脱盐工艺改造成电脱盐罐脉冲法脱盐技术的工作，即在原有流程不变的情况下对一级电脱盐罐内构件、电气以及仪表系统进行了相应的改造，改造后采用380 V、90 kW脉冲变压器。通过总结经验，计划还会在另一套蒸馏装置上应用。应用脉冲法脱盐技术之后:①改造前破乳剂注入浓度为25 mg/L，脉冲电脱盐改造投用后，破乳剂用量减少到20 mg/L。采用脉冲脱盐技术后，排水含油量大幅度降低，可达到100 mg/L以下，较国家清洁生产标准要求的排水含油≤150 mg/L指标降低了1/3以上。②在改造前的运行过程中，正常情况下，变压器输出电压为40 kV时，输入电流为150～170 A，由于原油更换或操作波动，电流经常达到200 A以上。而采用脉冲变压器供电，输出峰值电压为20 kV时，输入电流为25～40 A。在输入电压同为380V的情况下，脉冲变压器运行电流只是常规变压器的运行电流的20%～25%左右，一级电脱盐罐省电实测达70.8%。③采用脉冲电脱盐技术后，电脱盐装置运行平稳，抗冲击能力增强，整个生产过程的平稳程度得到显著提高，原油脱盐、脱水效果有很大改善，具有很好的经济效益。

7 填料在润滑油型减压蒸馏中的应用

荆门分公司于2002年针对蒸馏（一）装置减压塔的生产特点进行减压塔改造，要求达到:提高减压塔的处理能力;提高进料段真空度，达到深拔的目的;开好洗涤段，满足减二线、减三线和减四线同时生产润滑油馏分时的质量要求;适当降低炉温，降低装置加工能耗。确定将减压塔减二线抽出口以下至进料口以上，即第5层至第21层板式塔改为规整填料塔。改造后，润滑油馏分馏程宽度、黏度、色度、残炭和闪点等指标都比较好，相邻侧线产品重叠度比改造前减少了近30℃，馏程宽度基本控制在80℃内，润滑油馏分合格率由90%左右提高到98%;减三线和减四线馏分油的颜色有了较大好转，尤其是减三线馏分油的拉维邦色度号比改造前低了0.5个单位;将炉出口温度下调6℃后，质量指标均达到要求;减二线和减三线馏分油收率有所下降，而减四线馏分油收率有明显提高，原因是改造后分馏精度提高，减二线和减三线馏分油馏程重叠减少，馏程变窄，因此收率下降，而550℃以前的减四线组分在渣油中的含量减少，使减四线馏分油收率提高，润滑油馏分总收率提高约0.15%。改造前后润滑油基础油质量对比见表3。

表3 改造前后润滑油基础油质量对比

8 结束语

（1）深刻理解润滑油型减压蒸馏“高真空、低炉温、窄馏分、浅颜色”的意义。采取高效真空设备、炉管扩径、低速转油线、高效塔盘或新型填料、降低炉温、用好洗涤段等措施，搞好工艺管理，精心操作，真正实现减压分割的“高真空、低炉温、窄馏分、浅颜色”，从根本上改善润滑油馏分质量。

（2）加强蒸馏助剂的实验室筛选评价，提高蒸馏助剂适应原油性质变化的针对性。

（3）优化电脱盐技术，经过脱盐、脱水、脱金属，生产出优质减压蒸馏润滑油馏分，有利于润滑油系统一条龙工艺装置降低能耗、减轻设备结垢和腐蚀、防止润滑油加氢催化剂中毒、降低炼油助剂消耗。

（4）新型填料的应用，有利于进一步提高减压蒸馏润滑油馏分质量，为润滑油系统后续工艺提供优质原料。

［1］江泽政.润滑油溶剂脱蜡［M］.北京:中国石化出版社，1994.

［2］侯芙生.炼油工程师手册［M］.北京:中国石化出版社，1995.

［3］侯祥麟.中国炼油技术［M］.2版.北京:中国石化出版社，2001.

［4］李志强.改善减压蒸馏技术提高润滑油生产水平［J］.炼油设计，1998，28（2）:14－17.

［5］冯宝林，张北屿.润滑油型常减压蒸馏装置扩能改造［J］.石油炼制与化工，2003，34（4）:26－30.

［6］李大东.加氢处理工艺与工程［M］.北京:中国石化出版社，2004.

［7］吴江英，翁惠新.炼油工业中的脱钙剂［J］.炼油设计，2000，30（3）:57－61.

Study on the Improvement of the Quality of Lube Cuts

HUANG Hao
（Jingm en Petrochem ical Com pany，SINOPEC，Jingm en 448002，China）

It is described that the technical and econom ic significance of higher vacuum，low er furnace tem perature，narrow er fractions，lighter colorw hen lube cuts w ere produced by vacuum distillation.The optim ization technology of the distillation additive and the technological transform ation of electric desalting are discussed.The app lication of structured packing in vacuum distillation tow er during the lube type vacuum distillation is introduced.The utilization of new packing is conducive to further im prove the quality of lube fraction by vacuum distillation and provide excellent raw m aterials for the follow－up process of lubricating system.In short，based on the app lication and innovation of new technology of the lube type vacuum distillation，careful operation，optimum process management，the quality of lube cuts by vacuum distillation can be further im proved.

lubricating oil;vacuum distillation;electric desalting;structured packing

TE626.3

A

1002-3119（2011）06-0045-05

2011－06－15。

黄灏（1969－），男，高级工程师，1992年毕业于抚顺石油学院石化系，主要从事润滑油生产工艺技术服务和相关产品配方开发工作，已公开发表论文13篇。

文章编号:1002-3119（2011）06-0009-03