酮苯装置光亮油生产工艺研究

南远方，陈 娟，梁宣甫，李德臣

（1. 中国寰球工程公司辽宁分公司， 辽宁 抚顺 113006； 2. 中国石油抚顺石化公司石油二厂， 辽宁 抚顺 113004）

酮苯装置光亮油生产工艺研究

南远方1，陈 娟1，梁宣甫1，李德臣2

（1. 中国寰球工程公司辽宁分公司， 辽宁 抚顺 113006； 2. 中国石油抚顺石化公司石油二厂， 辽宁 抚顺 113004）

简单介绍了光亮油用途、价值和当前市场情况，以及国内酮苯装置生产光亮油的大体情况。对某厂酮苯装置生产光亮油过程中出现的问题进行深入的分析，找出影响生产光亮油的瓶颈，即脱蜡结晶部分形成的蜡结晶包油情况严重，造成过滤困难，导致装置很难加工高粘度原料。并据此分析，从改变溶剂配比、调整冷却速度、增大溶剂加入量、增加热处理工艺及加入助滤剂等多个方面对脱蜡结晶部分进行工艺调整，以克服光亮油料黏度过大导致酮苯装置难以生产的问题，最后得出生产光亮油的一些工艺数据。

光亮油；脱蜡结晶；稀释；溶剂

光亮油作为黏度较高的一种润滑油基础油，是以减压渣油为原料经丙烷脱沥青、溶剂精制、酮苯脱蜡及白土精制等多套装置生产而成［1,2］，是生产高档单级和多级发动机油、重负荷齿轮油、内燃机车机油和各种高档润滑脂等高价格产品的最重要组成部分，具有非常高的市场价值，被誉为润滑油基础油中的“白金产品”。

近几年，随着我国工业的迅速发展，装备技术领域的不断提高，汽车行业、航空航天工业、船舶行业、工程机械等行业对光亮油等稀有润滑油基础油需求量也不断增长。

国内酮苯装置大部分都是建于20世纪80、90年代，装置生产工艺落后，设备老化，给润滑油基础油的生产造成了极大的困难，更是无法生产市场短缺、且利润较高的高黏度润滑油基础油。

1 酮苯装置生产情况

1.1 装置简介

国内某炼厂以临商原油为原料，采用老三套反序流程，以减二线、减三线、减四线含蜡油为原料生产四种中低黏度润滑油，无法生产黏度较高的光亮油。实验分析数据表明，临商原油是难得的生产润滑油的资源，为了充分发挥此优势，炼厂决定对润滑油生产装置进行改造。而作为酮苯装置的核心部分，脱蜡结晶系统对酮苯装置的生产起着决定性的作用，也是制约本套酮苯装置生产的瓶颈所在，对此系统进行工艺技术改造势在必行。

1.2 生产问题描述

装置切换生产减压渣油后，运行一段时间发现，脱蜡段真空过滤机蜡膏粘稠，厚度太大，微晶蜡等细小结晶又堵塞了滤布孔隙，造成过滤阻力增大，过滤机生产1～2 h后就需要进行温洗。然而在冷反洗的时候发现，由于蜡膏过厚造成冷洗溶剂难以通过，无法顺利清洗滤布，清除滤布孔隙中所堵塞的微小蜡晶粒及极少量的冰晶，加大冷反洗压力则造成了滤布绕线松动，需要停机重新绕线，使这一路停产，造成装置处理量大幅降低。

1.3 问题分析

造成这个问题的主要原因是由于脱蜡原料的蜡结晶形状受原料的馏分轻重的影响巨大，随着馏分加重，蜡结晶先由大片状结晶变为小片状结晶，再由小片结晶状变为细小的针状结晶，当脱蜡原料为减压渣油时，蜡结晶变为微晶，并且由于微晶蜡更加多且微小，生成许多细小的针状结晶和错形结晶，堵塞了过滤机滤布，增大了过滤阻力，导致过滤速度大幅降低。

从以上分析及相关资料可以知道，重料生产的主要问题在于如何防止蜡包油现象的发生，即如何在脱蜡结晶阶段使原料中的蜡形成较好的结晶，使之更容易过滤分离。为此对脱蜡结晶部分工艺进行详细的分析研究，并对其工艺调整是非常必要的。

2 脱蜡结晶工艺因素分析

减压渣油中作为脱蜡原料油含蜡量多，蜡的结晶细小，在过滤温度下油品黏度较大等特点。想要改善重馏分油中的微晶蜡的结晶条件、以及结晶性状，加大过滤机的过滤速度，增加装置处理量，可采用稍大的溶剂稀释比，并且溶剂配比采用对油溶解能力较大的溶剂。这样可以使混合溶剂在对蜡的溶解能力发生较小变化的情况下，增加对油的溶解能力，降低油料的黏度，使蜡分子容易于扩散到附近的晶核上，形成大的蜡晶体颗粒，并且能更多地溶解蜡膏缝隙中的油，并将其带走。

2.1 调整溶剂配比

酮苯装置采用甲乙酮-甲苯二元混合溶剂，除稀释作用外，混合溶剂中甲乙酮的作用是助蜡形成较好的结晶，甲苯的作用是溶解油，将油从蜡膏中带走。随着原料馏分变重，蜡形成结晶较差，蜡膏中含油量较多，这就需要增加甲苯比例，溶解蜡膏中的油，以便过滤时较好分类。

根据我国临商原油生产润滑油基础油的实验数据和实际生产过程中得到的部分数据，在酮苯脱蜡过程中一般溶剂组成如表1所示。

表1 临商油脱蜡的溶剂组成Table 1 The composition of solvent used for Linshang oil dewaxing

2.2 调整冷却速度

冷却速度一般以油料溶液在单位时间内温度降低的度数，即以℃/h或℃/min表示。

冷却速度=温度降/冷却时间 （1）

冷却时间=冷却器体积/油料溶液体积流量（2）

由式（1）、（2）可算出脱蜡过程中有关部位的冷却速度。

在通常的脱蜡工艺条件下，由式(1)可知：生成蜡的晶核数目主要与过饱和度的大小有关，也与从过饱和到饱和的时间有关，时间越短，生成晶核数目也就越多，结晶也越细小（一定数量的石蜡，颗粒越多，粒度则越小）。因此，蜡从溶液中结晶分出的速度与溶液的冷却速度大致成正比。

冷却速度对脱蜡过程中析出蜡晶时生成晶核的数目有显著影响，因而对蜡晶生长的粒度就具有明显作用。即在脱蜡过程中开始析出蜡晶时，冷却速度尤其显得重要［3］。对于较轻的馏分油来说，就是在一次稀释前的冷却速度，而对黏度较高的油料来说，则是在油料溶液经过热处理后进行冷却开始析出蜡晶（包括在水冷器和进入套管结晶器的初期）时的冷却速度。根据炼厂多年生产经验以及实验数据表明，冷却速度不宜过高，应采用较低的冷却速度，宜控制在65～85 ℃/h；而在冷却结晶的后期，冷却速度可以适当增快，逐渐可达到300 ℃/h。

表2 临商HVIⅡ150BS油料不同稀释比脱蜡的结果Table 2 The dewaxing results of different dilution ratio of Linshang HVIⅡ150BS oil

2.3 增大剂油比

增大剂油比可通过增加预稀释溶剂、增大一、二、三次稀释比来实现。但溶剂加入量需要同时满足两个条件：

1）在脱蜡结晶和过滤过程中，正常生产操作条件下对蜡不溶解，但能充分溶解润滑油；

2）降低润滑油的黏度，使润滑油结晶更加方便，过滤速度更大。

但溶剂加入量增大，也增加了装置中相应的冷冻系统、过滤系统、溶剂回收及公用工程系统的负荷，将会使能耗明显增加。因此溶剂比在满足以上两个条件后，应取较小值为宜。表2为临商HVIⅡ150BS（即光亮油）油料采取不同稀释比脱蜡的结果的实验数据。

从表2可以看到：稀释比为3：1时，虽然脱蜡温差较小，但收率低；当稀释比增到3.5：1时，虽然脱蜡温差上升1 ℃，但收率显著提高；当稀释比再增至4：1时，收率改变很小。

通过比较，稀释比为3.5：1时较合适，过小收率低，过大收率增加不多，因为溶剂比过大时，脱蜡温差增大，过滤温度降低。同时，过滤负荷又增加较大，使收率增加不明显。而相应的冷冻系统、过滤系统、溶剂回收系统负荷却大大增加。结合生产装置及相关实验数据可以发现：临商原油切割出的减三、减四线油料进行脱蜡时，减三线油料中的的总溶剂比降到2.5：1以下，收率从79%下降到65%，减四线油料的总溶剂比降到 2.6：1以下，收率从79%下降到62%。综合考虑，在一般脱蜡深度下，减二线油料采用稀释比为（2.8～3.0）：1，减三线油为（3.2～3.5）：1，减四线油为（3.4～3.7）：1，减压渣油为（4.8～5.3）：1。

2.3.1 一次稀释比

一次稀释比也称“冷点稀释”，就是将原料油不经升温，直接送入套管结晶器中降温结晶，让部分蜡从油中析出后，再加入溶剂稀释，工业上多在换热套管第6根或第8根加入溶剂。

要控制一次稀释加入点的油的温度，一般比油凝点低 15 ℃；一次稀释溶剂温度不能高于加入点油的温度，一般是与油相同，或者是低于油温3 ℃。如果溶剂温度超过油的温度，则刚刚形成的蜡的结晶会被熔化，起不到一次稀释的作用。加入溶剂量也不宜过大，过大会增加装置能耗。

2.3.2 二次稀释比

加大二次稀释比，脱蜡油收率上升，见表3所示。

2.3.3 三次稀释比

在进入过滤机之前，也就是最后氨换冷套管结晶机后，加入的三次稀释溶剂用来降低溶液黏度，增加三次稀释溶剂的用量，进一步降低溶液黏度，并溶解蜡膏蜡晶体间隙中的油，以降低蜡中油含蜡，及提高油收率。

2.3.4 总溶剂比分配

结合生产装置及相关实验数据可知临商润滑油料甲乙酮-甲苯脱蜡时，各点溶剂稀释比如表4所示。

2.4 增加热处理工艺

热处理工艺一般用于加工重质润滑油料。将原料油与溶剂混合，然后加热到混合液浊点以上，将已经形成的晶核熔化，重新结晶，形成更理想的结晶［4］。温度比原料的熔点略高，太低达不到重新结晶的要求，太高又加重了冷冻系统负荷和浪费了加热介质的用量。

在生产过程中热处理工艺可通过保证原料进装置和预稀释溶剂温度在原料凝固点15～20 ℃以上来实现，油、剂混合后温度还能保证高于凝固点15～20 ℃以上，达到了热处理温度要求，降低了加热和后续制冷的能耗。

表3 二次稀释比对减三线油脱蜡油收率的影响Table 3 The effect of secondary dilution ratio on the yield of vacuum 3rd side cut dewaxed oil

表4 临商润滑油料脱蜡时所用的溶剂比Table 4 The solvent ratio in the Linshang lubricating oil dewaxing

2.5 脱蜡助滤剂的应用

脱蜡助剂可以通过改善蜡的结晶状况，达到提高蜡膏渗透性的作用，使过滤机上蜡膏容易被吸干和脱落［5］。

中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院针对轻脱加氢处理含蜡油开发了脱蜡助剂，并获得了在荆门分公司溶剂脱蜡装置上针对加工加氢处理120BS含蜡油添加脱蜡助剂的成功经验。

3 结 论

1）加工减压渣油生产光亮油时，提高溶剂中甲苯含量，采用酮苯比约为55：45的溶剂配比，以提高过滤速度，增加脱蜡油收率。

2）对于生产减压渣油需要在原料被冷冻结晶之前加入预稀释溶剂，剂油比一般为 0.4～0.7：1，降低黏度，减小石蜡分子的扩散阻力。

3）加工生产高黏度物料，脱蜡结晶部分需要增加一次稀释、二次稀释、三次稀释溶剂用量。当生产HVIⅡ150BS油料时，剂油比基本在3.2～4：1范围内。

4）控制进装置的原料油温度高于油品凝固点15～20 ℃，并控制预稀释溶剂温度不低于原料油的进料温度，然后再进行降温结晶。

5）助滤剂的加入有助于加工高粘度润滑油料。

［1］程丽华．石油炼制工艺学[M]．北京：中国石化出版社，2007:121-122.

［2］James H. Gary, Glenn E. Handwerk. Petroleum refining technology and economics[M]. New York: Marcel Dekker, Inc., 2001: 287.

［3］梁朝林，梁文雄．炼油工业技术知识丛书-溶剂脱蜡[M]．北京：中国石化出版社，2011:16.

［4］郭国进．酮苯脱蜡装置的工艺技术进展[J]．炼油与化工，2011，22（6）：19-21.

［5］金宗斌，屈清洲，迟国东．新型助滤剂在溶剂脱蜡装置的应用[J]．中外能源，2008，13（1）：79-83.

Study on Production Process of Bright Stock in Ketone Benzene Device

NAN Yuan-fang1, CHEN Juan2, LIANG Xuan-fu1, LI De-chen2
（1. HQC Liaoning Company, Liaoning Fushun 113006, China; 2. PetroChina Fushun Petrochemical Company Refinery No.2, Liaoning Fushun 113004, China）

Use, value and current market condition of the bright stock were introduced as well as general situation of producing the bright stock by ketone-benzol unit in China. The problems in the production process of bright stock in ketone-benzol unit were analyzed, and then the bottleneck problem to influence the production of bright stock was found out. That is the serious case of oil wax crystallization with oil in dewaxing crystallization unit, which can cause the filter difficulty, so that it is very difficult to process high viscosity materials in the device. And on the basis of the analysis, in order to overcome the problems in the production of bright stock in ketone-benzol unit, dewaxing crystallization process was improved from the aspects of changing solvent ratio, adjusting the cooling speed, increasing the solvent amount, adding the heat treatment process and so on. Finally, some process data in the production of bright stock Were Obtained.

Bright stock; Dewaxing crystallization; Dilution; Solvent

TQ 241

A

1671-0460（2015）08-1942-03

2015-06-08

南远方（1983-），男，辽宁朝阳人，工程师，2005年毕业于沈阳理工大学化学工程与工艺专业，研究方向：从事石油化工工程设计。E-mail：nanyuanfang@hqcec.com。