西江原油生产优质高黏度指数润滑油基础油技术研究

夏强斌，王海军，刘 杰

(中海油气(泰州)石化有限公司，江苏 泰州 225321)

西江原油生产优质高黏度指数润滑油基础油技术研究

夏强斌，王海军，刘 杰

(中海油气(泰州)石化有限公司，江苏 泰州 225321)

以西江重减压蜡油为原料，模拟Chevron Lummus Global公司的三段高压加氢工艺进行中型试验，生产优质高黏度指数润滑油基础油，分别对加氢裂化单元和异构降凝-补充精制单元的操作条件进行了考察。试验结果表明，在适宜的操作条件下，对西江重减压蜡油采用加氢裂化-异构脱蜡-补充精制的全氢工艺进行处理，可生产符合APIⅡ+8cSt标准要求的润滑油基础油，且产品收率高。

加氢裂化 异构脱蜡 黏度指数 润滑油基础油

润滑油广泛应用于汽车、机械、冶金等行业[1-2]。随着汽车工业的快速发展，电子燃油喷射、多气门、增压、排气催化转换、废气再循环、电动与混动等设计工艺在发动机上得到了广泛的应用，对润滑油使用条件和质量的要求也更为苛刻，要求其具有更高的抗氧化安定性、更好的黏温性和低温流动性等。润滑油是由基础油和添加剂组成，主要成分是基础油[3-4]。基础油质量的好坏直接影响到润滑油的质量，因此，对润滑油基础油抗氧化安定性、黏温性、低温流动性等性质要求也愈来愈高[5-8]。

西江原油是低硫中间-石蜡基原油，其重馏分油(350～530 ℃馏分)收率为42.7%左右，饱和烃含量高，凝点高，硫、氮含量和残炭低，是生产石蜡基润滑油的优质原料。中海油气(泰州)石化有限公司引进Chevron Lummus Global(CLG)公司开发的润滑油异构脱蜡技术和催化剂，以西江减压蜡油为原料，采用加氢裂化-异构脱蜡-后精制联合技术生产优质高黏度指数、低倾点的润滑油基础油。目前国内已引进多套CLG润滑油高压加氢装置，这些装置在运行中都存在因原油性质变化、反应温度和空速等操作条件不匹配引起的基础油质量不稳定以及产品收率较低的问题[9-12]。因此，为了生产出符合APIⅡ+8cSt标准的润滑油基础油，中海油气(泰州)石化有限公司以西江重减压蜡油(HVGO)为原料开展中试研究，考察操作条件对产品性质和产品收率的影响，确定最优生产工艺条件，为工业生产提供基础数据。

1 产品的指标要求

采用西江HVGO生产APIⅡ+8cSt高黏度润滑油基础油，副产品为2cSt润滑油基础油，产品的主要指标要求见表1。从表1可知：API Ⅱ+8cSt基础油的指标要求较高，要求黏度指数不小于115，高于中国石油化工股份有限公司制定的Ⅱ+基础油黏度指数指标(不小于110)[13]；同时，为了满足市场用户的实际使用情况，要求API Ⅱ+8cSt基础油具有较低的浊点，即具有更优异的低温性能。

表1 润滑油基础油产品的指标要求

2 实 验

2.1 原 料

西江HVGO(大于449 ℃馏分)原料的性质见表2。从表2可以看出：该润滑油馏分大于530 ℃的馏分收率超过15%，含蜡量、倾点也较高，从已有生产经验看，西江HVGO可以生产8cSt的润滑油基础油[13-14]。沥青质和硫氮含量较高，需要进一步优化减压蒸馏和加氢裂化工艺条件。

表2 西江HVGO的性质

2.2 工艺流程

采用目前先进的全氢工艺生产高端润滑油基础油，中试装置模拟工业装置流程，分为加氢裂化、异构降凝和补充加氢精制3个单元，其中加氢裂化单元主要是脱硫、脱氮以达到异构降凝单元对原料的要求，异构降凝单元主要是根据原料和基础油指标来改善黏度指数，而补充加氢精制单元则主要进行芳烃饱和，提高基础油的氧化安定性。各个单元可串联使用，也可单独运行。为了便于考察加氢未转化油的性质，试验中将加氢裂化单元单独运行，得到的未转化油再进入异构降凝和补充加氢精制串联单元处理。

2.3 催化剂装填方案

本试验中试装置采用与工业装置相同的SHELL公司催化剂，包括加氢处理催化剂、加氢裂化催化剂、异构脱蜡催化剂和后精制催化剂，并模拟工业装置的装填比例，以期实现相近的空速，装填方案如表3所示。

表3 催化剂装填方案

3 结果与讨论

3.1 加氢裂化试验

3.1.1 操作条件考察 以西江HVGO为原料，采用与工业生产相同的压力和氢气循环气率，考察操作温度和空速对加氢裂化效果的影响。

在空速为基准时，考察反应温度对加氢裂化转化率以及未转化油(UCO)收率的影响，结果见图1。由图1可以看出：随着操作温度的提高，转化率逐渐增加，温度每提高1 ℃，转化率约增加1百分点，因此，高温有利于转化率的提高，但会使催化剂失活速率加快；随着操作温度的提高，UCO收率逐渐降低，在(基准-20) ℃和基准温度之间，UCO收率降低速率较慢，温度每升高10 ℃，UCO收率降低3～5百分点，大于基准温度后，UCO收率下降较快，温度每升高10 ℃，UCO收率降低约10百分点。

图1 温度对加氢裂化转化率以及UCO收率的影响■—UCO收率； ◆—转化率

图2 UCO黏度指数及黏度(100 ℃)随转化率的变化◆—黏度指数； ■—黏度(100 ℃)

UCO的黏度指数及黏度(100 ℃)随加氢裂化转化率变化的趋势见图2。从图2可以看出，随着转化率的增加，UCO的黏度指数逐渐增大，黏度(100 ℃)逐渐降低。由于异构降凝是黏度指数降低的过程，为生产APIⅡ+8cSt润滑油基础油，要求经加氢裂化处理后未转化油的黏度指数大于130，相应的加氢裂化转化率应在19%以上。

在操作温度为基准时，考察空速对加氢裂化转化率及UCO收率的影响，结果见图3。从图3可见：随着空速的增加，转化率逐渐降低，UCO收率逐渐提高；当体积空速为(基准-0.2) h-1时，转化率可达到24.0%，但当体积空速提高到(基准+0.2) h-1时，转化率降低到12.9%。

图3 空速对加氢裂化转化率及UCO收率的影响◆—转化率； ■—UCO收率

3.1.2 操作条件及UCO性质 综合考虑UCO的收率、黏度指数以及加氢过程的苛刻度，加氢裂化的操作条件、产品收率和性质见表4，操作过程中可以根据产品性质变化进行微调，保证其满足异构降凝过程对硫、氮含量及黏度指数的要求。从表4可以看出，UCO收率为91.12%，黏度指数为134，完全满足异构降凝单元对原料的要求。

表4 加氢裂化操作条件及UCO性质

3.2 异构降凝和补充加氢精制试验

3.2.1 操作条件考察 以UCO为原料，对异构降凝-补充加氢精制的操作条件进行研究，采用与工业生产相同的压力和氢气循环气率，考察反应温度、空速对异构降凝-补充加氢精制效果的影响。

在反应压力为16.5 MPa、空速为基准的条件下，考察反应温度对液体收率、目的产品收率和浊点的影响，结果见图4。由图4可知：随着反应温度的提高,液体收率逐渐降低，操作温度每提高10 ℃，液体收率约降低6百分点；随着反应温度的增加，目的产品的收率也逐渐降低，其降低趋势和液体收率降低趋势一致；目的产品的浊点随着反应温度的提高也呈下降趋势，在试验温度范围内，浊点均在-10 ℃以下，API Ⅱ+8cSt润滑油基础油的浊点要求是不大于-10 ℃，因此可以适当降低异构降凝的反应温度，即降低反应的苛刻度。

图4 反应温度对液体收率、目的产品收率及浊点的影响◆—液体收率； ■—目的产品收率； ▲—浊点。 图5同

在反应温度为基准、操作压力为16.5 MPa的条件下，考察空速对液体收率、目的产品收率和浊点的影响，结果见图5。由图5可知：随着空速的增加，液体收率和目的产品的收率均逐渐增加，且变化趋势一致；随着空速的降低，目的产品的浊点呈下降趋势，且下降幅度较大，这说明异构降凝单元的降凝效果非常显著；在试验空速范围内，目的产品的浊点均在-10 ℃以下。

图5 空速对液体收率、目的产品收率及浊点的影响

3.2.2 操作条件及润滑油基础油产品性质 综合考虑目的产品收率和性质，异构降凝-补充加氢精制的操作条件及润滑油基础油产品性质分别见表5和表6。从表6可以看出：API Ⅱ+8cSt润滑油基础油产品的性质优于指标要求，其酸值低、氧化安定性好，黏度指数达到121，远超过市面上API Ⅱ+类和API Ⅱ类基础油的黏度指数并接近API Ⅲ类基础油性能；浊点为-17 ℃，远低于指标要求(不大于-10 ℃)，这意味着实际生产中，如果在符合浊点要求时采用较低的操作温度，则会提高润滑油基础油产品的收率。

表5 异构降凝-补充加氢精制的试验条件

表6 润滑油基础油产品的性质

4 结 论

在适宜的操作条件下，采用CLG润滑油高压加氢技术加工西江HVGO可以生产出黏度指数不小于115的润滑油基础油，其浊点低、酸值低、氧化安定性好，可满足APIⅡ+8cSt 润滑油基础油的指标要求。

[1] 赵江.润滑油基础油的现状及发展趋势[J].石油炼制与化工，2003，34(3)：38-42

[2] 屈清洲，徐丽秋.中国石油润滑油基础油生产技术现状及发展[J].润滑油，2003，18(1)：1-11

[3] 张泽娜.综述润滑油的调和方法及设备[J].广东化工，2007，34(6)：86-88

[4] Yang Lihe，Zhu Yong，Fan Guochen，et al.Test on evaluation method for biodegradability of lubricants[J].Transactions of Tianjin University，2008，14：61-65

[5] Rousmaniere J.Group I base oil decline in North America[J].Lubricant World，2000，10(11)：14-16

[6] Matti L，Henrik G H.Top-tier base oil trends reflect European engine oil demands[J].Lubricant World，2000，10(11)：25-26

[7] Roger C.Base oil in the Asia Pasific[J].Hydrocarbon Engineering，2001，6(1)：51-53

[8] 孙国权，姚春雷，全辉，等.全氢法生产润滑油基础油技术的开发及工业应用[J].石油炼制与化工，2014，45(10)：84-87

[9] 张戈.中国石油3套润滑油高压加氢装置运行情况分析[J].当代化工，2004，33(1)：34-36

[10]曹文磊，刘英.润滑油加氢装置的原料优化与合理利用[J].润滑油，2012，27：55-60

[11]邵振福，张大伟，程虹.国内外润滑油加氢异构脱蜡技术对比分析[J].辽宁化工，2015，44(5)：560-562

[12]任建松，陈淳，蔡烈奎.环烷基润滑油基础油生产工业的中试研究和流程优化[J].石油炼制与化工，2014，45(3)：69-73

[13]周高斐.改善润滑油加氢原料性质提升基础油产品质量[EBOL].(2013-12-04).http：xueshu.baidu.coms?wd=paperuri%3A%285ebd50347fb65f9c4bc994ad4e6442e5%29& filter=sc_long_sign&tn=SE_xueshusource_2kduw22v&sc_vurl=http%3A%2F%2Fwww.docin.com%2Fp-1222178187.html&ie=utf-8

[14]李德松.润滑油加氢装置原料的影响及对策[J].高桥石化，2006，21(5)：13-17

STUDY OF PRODUCTION OF HIGH VISCOSITY INDEX LUBRICATING BASE OIL FROM XIJIANG CRUDE HVGO

Xia Qiangbin， Wang Haijun， Liu Jie

(CNOOCTaizhouPetrochemicalCo.Ltd.，Taizhou，Jiangsu225321)

The Xijang crude HVGO was tested in a pilot plant to produce high Ⅵ base oil by simulated Chevron’s all hydrotreating processes. The operation conditions for hydrocracking， hydroiso-dewaxing and hydrofining processes were investigated respectively. It is concluded that APIⅡ+8cSt lube base oil can be produced by hydrocracking-hydroiso-dewaing-hydrofining processes. The product yield is high.

hydrocracking； hydroiso-dewaxing； viscosity index； lubricant base oil

2016-01-11； 修改稿收到日期： 2016-04-20。

夏强斌，高级工程师，主要从事大型炼化项目建设以及炼油化工企业经营管理工作。

王海军，wanghj62@cnooc.com.cn。