PAO合成润滑油装置提高产品收率的对策研究

郑来昌，胡正厚，王如文，杨小辉

（中国石油 兰州润滑油研究开发中心，甘肃 兰州 730060）

随着我国润滑油越来越向着环保、高档化方向发展，聚α-烯烃润滑油（PAO）国内使用量越来越大，国内企业产能小，产量远远跟不上市场需要，产品质量也不及国外 Chevron、Uniroyal、Indial oil、BP等公司，因此，当前国内企业通过改进工艺技术，提高产品收率，已经显得尤为迫切[1，2]。

中国石油润滑油公司兰州润滑脂厂合成油（PAO）装置是国内较大规模的PAO生产装置，于1987年建成投产，设计生产能力为2kt·a-1，现已完成扩建，生产能力达10kt·a-1，以石蜡裂解α-烯烃和乙烯齐聚α-烯烃为主要原料，采用先进的两段加氢工艺技术，产品按运动粘度分为7个品种：PAO2、PAO4、PAO8、PAO10、PAO12、PAO14、PAO16。目前，生产PAO采用的工序是：烯烃聚合-沉降脱渣-中和反应-过滤除渣-加氢精制-蒸馏切割。由于烯烃聚合后采用的是沉降法脱除AlCl3废催化剂和反应过程中产生的胶质等，这样，不仅除渣困难，而且除渣时也将一部分产品带出，影响产品收率，因此，根据生产需要，为了提高产品收率，尽量在不改变主要工艺参数的情况下，对沉降脱渣-中和反应-过滤除渣过程进行了研究，提出了更加适合于生产的高效、经济和简单的一步除渣工艺路线。

1 实验部分

1.1 原材料

α- 烯烃、Ca（OH）2、催化剂无水 AlCl3、石油谜、甲苯、汽油、120号溶剂油、白土助剂：均为工业品，采自兰州润滑脂厂合成油装置。

1.2 分析方法

主要的分析方法见表1。

表1 主要分析评定方法Tab.1 Main analysis method

1.3 实验仪器

GQ75型高速管式离心机，（最高转速20000r·min-1，使用转速为 7000～8000r·min-1）。

2 结果与讨论

2.1 沉渣再处理

为了尽可能不改变现行工艺路线，同时能提高产品收率，首先对装置沉降产生的沉渣进行集中处理。由于沉渣的粘度很大，用蒸馏或过滤的办法根本无法实现，因此，实验室中用不同溶剂进行了萃取分离，向沉渣中加入一定量的有机溶剂，进行稀释溶解，然后过滤除渣。实验结果见表2。

表2 沉渣回收处理Tab.2 Sludge recoveries

由表2可见，在常温下沉渣在以上溶剂中都难以溶解，溶剂损失大，且还须经过蒸馏回收溶剂，这样能耗也大。因此，沉渣要集中处理，难度很大，这种方法很难提高产品收率。

2.2 离心分离除渣

对装置沉降产生的含沉渣PAO加热至80℃后，对直接离心分离和加白土助剂离心分离技术进行了考察，离心条件为：离心机转速7000～8000r·min-1，离心时间0.5h和1h，分离除渣结果见表3。

表3 离心除渣与车间沉降除渣对比分析Tab.3 Analysis and comparison of centrifugal deslagging and sedimentation deslagging

从表3可以看出，直接离心和加助剂离心分离效果差别不大，二者的分离效果较好，相对于24h以上的沉降法除渣工艺，离心法除渣可以实现快速分离，收率也比沉降法除渣高3%左右。除渣后产品的倾点、酸值、100℃粘度、铝含量等分析结果与车间现行沉降除渣产品相当，但是40℃粘度偏大，估计是由于一部分胶质未被分出，残留在PAO产品中，导致40℃运动粘度较大。因此，离心法虽然可以实现沉渣的快速分离，分离效果也接近于沉降法，但产品质量不如沉降法好，使用这种工艺达不到非常理想的分离效果。

2.3 一步除渣工艺的确定

一步除渣工艺就是α-烯烃聚合反应后先不除渣，紧接着进行中和反应及白土精制，然后通过过滤进行除渣，也就是对原来的生产工序进行改进，由烯烃聚合-沉降脱渣-中和反应-过滤除渣-加氢精制-蒸馏切割，改为烯烃聚合-中和反应-过滤除渣（白土精制）-加氢精制-蒸馏切割。表4是对采自合成油车间的两批聚合产物，在不同的Ca（OH）2加入量（3.0%～5.0%）和等量白土（3.0%）的条件下，对中和反应、白土精制及过滤除渣进行了考察，特别是对过滤的难易程度、过滤快慢及产品收率进行了考察。

表4 一步除渣工艺条件及结果Tab.4 Technological conditions and results of one-step deslagging

从表4可以看出，Ca（OH）2的加入量对收率的影响不明显，产品收率在89%～91.33%之间，而车间经过沉降脱渣-中和反应-过滤除渣后产品收率在82%左右，一步除渣工艺提高了7%以上。另外，Ca（OH）2的加入量对过滤则有较大的影响，随着Ca（OH）2用量的增加，过滤越来越容易，过滤速度也越来越快，当Ca（OH）2加入量达到3.5%时就能达到比较理想的过滤效果。同时，从Cl含量来看，提高Ca（OH）2加入量，Cl含量逐步降低，当 Ca（OH）2加入量达到4%时，Cl含量已变成微量，再提高就测不出Cl含量了。这对下一步加氢工序十分有利，可以避免加氢催化剂氯中毒，提高催化剂的使用寿命。在实验过程中还发现，采用车间现有的120℃条件下加入白土，在敞开体系下，很难加入，加入时还会造成冲料，因此，为了更加有利于加料，实验室对白土加入温度进行了考察，结果见表5。

表5 一步除渣工艺下的白土加入温度考察Tab.5 Carclazyte temperature of one-step deslagging

从表5可以看出，在不改变Ca（OH）2的加入量、Ca（OH）2加入温度和白土加入量的条件下，调整白土加入温度，从收率和产品性质来看都于120℃时加入白土的结果相当，收率仍达89%以上。所以，只要控制好白土加入量，降低白土加入温度完全可行，过滤速度和除渣效果也比较理想。

2.4 产品胶质分析

因为胶质含量是PAO合成润滑油产品的一项重要指标，必须严格控制胶质含量，工艺调整也不能以增大胶质含量为代价，所以，为了了解直接中和产品与车间原工艺产品的性质是否有差异，用薄层色谱法对两种产品的胶质含量进行了考察，结果见表6。

表6 产品胶质含量对比Tab.6 Comparison of gum content

从表6可以看出，采用一步除渣工艺得到的产品和与原沉降工艺产品的胶质含量相当，满足产品指标要求。

3 结论

（1）实验室确定的一步除渣工艺，即α-烯烃聚合结束后，暂不进行沉降脱渣，而是直接进行中和反应，然后过滤除渣的工艺技术，省去生产装置采用的沉降脱渣工艺，不仅省时、经济、环保，而且无需增加设备，可以提高PAO产品收率达7%以上，可以降低生产成本，提高经济效益，具有很高的工业应用价值。

（2）离心分离除渣速度快，也可以提高收率3%左右，但所得的PAO产品粘度偏大，胶质含量高，分离效果达不到要求。

［1］韩雪梅，高宇新，等.聚α-烯烃润滑油的工艺技术进展［J］.炼油与化工，2011，22（3）：1-3.

［2］张君涛，侯晓英.Ⅳ类基础油PAO的使用现状及其生产工艺简析［J］.西安石油大学学报，2007，25（2）：53-56.