中压加氢工艺制备变压器油的研究

张海洪，徐岩峰，秦一鸣，郭莎莎

(中海油(青岛)重质油加工工程技术研究中心有限公司，山东 青岛 266555)

中压加氢工艺制备变压器油的研究

张海洪，徐岩峰，秦一鸣，郭莎莎

(中海油(青岛)重质油加工工程技术研究中心有限公司，山东 青岛 266555)

文章以中海油环烷基常二线和减一线馏分油的混合油为原料，采用中压加氢工艺(加氢处理-加氢补充精制)制备变压器油基础油，加入已开发的添加剂复配体系，调合成品变压器油。结果表明，在加氢处理反应温度为基准+5℃，加氢补充精制反应温度为基准温度条件下，变压器油基础油收率90.2%，轻柴油收率9.0%，石脑油收率1.4%，氢耗1.38%，气体损失0.78%；通过中压加氢工艺生产调合的变压器油成品性能满足GB 2536-2011标准要求，相比直接销售常二线和减一线馏分油，经济效益明显。

环烷基变压器油；中压加氢；添加剂

0 引言

随着国民经济的高速发展，输变电线路日益增加及农网不断增容扩建，与之配套的变压器油需求量也呈逐年增加趋势[1]。变压器油由具有特定分子量的烷烃、环烷烃及芳香烃化合物组成，主要起到绝缘、散热冷却、信息载体和消弧作用。目前常见的变压器油生产工艺主要是加氢脱酸-糠醛抽提-白土补充精制联合工艺和全氢型工艺，两种工艺各有利弊，随着环保等法规日趋严格，加氢工艺成为近几年研究的热点[2]。目前加氢工艺主要为高压加氢工艺和中压加氢工艺，虽在高压下芳烃更易饱和，但受制于高压加氢工艺一次投资较大[3-4]，有部分炼厂更倾向于中压加氢工艺生产变压器油。

渤海湾沿线，中海油拥有丰富的环烷基原油资源，其中部分原油的常二线、减一线馏分油是生产变压器油的良好原料。为充分利用此部分极为宝贵的环烷基原油资源，提高经济效益，文章以环烷基常二线和减一线馏分油为原料，采用中压加氢工艺生产变压器油基础油，加入优选的高效复合添加剂配方调合满足GB 2536-2011标准的变压器油产品。

1 试验部分

1.1主要分析方法及试验装置

本试验采用的主要分析项目、分析方法和主要仪器装置及生产厂家见表1和表2。

表1 分析项目及分析方法

表2 试验装置及厂家

1.2原料性质

采用中海油某炼厂常减压装置的常二线和减一线馏分油，并按照比例进行调合，调合后原料油性质如表3所示。

表3 调合原料油性质

表3(续)

芳烃是变压器油重要组分，能溶解变压器油运行过程中产生的油泥和气体，而且是一种天然的抗氧剂，适宜的芳烃含量和芳烃组成是优质变压器油的重要保证。由以上数据可知，调合原料油密度(20 ℃)为0.9162 g/cm3，碳型分布中CA值20.7%，属于典型的环烷基油馏分油。由于芳烃含量较高，若采用传统的糠醛抽提-白土补充精制工艺，则变压器油基础油收率低，芳烃含量高，影响产品的氧化安定性。为灵活控制变压器油的芳烃含量及结构组成，更适宜采用全加氢工艺。

1.3催化剂装填方案

采用400 mL固定床加氢试验装置进行中试试验，因原料油芳烃含量较高，催化剂均采用稀释法装填。具体装填步骤如下：

(1)对原料罐、反应器、产品罐、高低分缓冲罐、气提塔等进行清洗，确认工艺流程；

(2)将处理剂、精制剂、惰性瓷球按照催化剂的分配比例进行反应器装填，装填示意图如图1所示。

图1 催化剂装填示意图

2 结果与讨论

2.1基础油制备

硫化、钝化结束后，更换为调合原料油，经过中压加氢处理-加氢补充精制工艺制备变压器油基础油。试验以催化剂A为加氢处理催化剂，催化剂B为加氢补充精制催化剂，试验过程中采用氢气一次通过工艺，按照既定条件进行试验，工艺条件和产品典型性质分析如表4和表5所示。

表4 操作条件及产品分布

表5 ≥280℃馏分典型性质

由以上数据可知：

(1)从操作条件和产品收率分布来看，在目前的操作条件下，加氢反应较缓和，产品总收率在100%到100.6%之间。其中变压器油基础油收率在90%左右，≤180 ℃馏分收率不超过1.5%；

(2)改变反应温度，油品性质呈现规律性的变化，即随着温度升高，油品密度(20 ℃)、折光(20 ℃)均降低，油品中芳烃含量也降低，同时产品的析气性数值变大；

(3)空速为0.5 h-1，加氢处理反应温度基准温度和基准+5 ℃均可以得到不同芳烃含量且基本性质满足GB 2536-2011标准要求的通用变压器油基础油；

(4)提高空速为0.8 h-1，同时提高加氢处理反应温度为基准+10 ℃，产品基本性质依然满足GB 2536-2011标准要求。

以工艺条件C进行物料衡算，数据如表6所示。

表6 物料衡算

2.2成品油调合及效益核算

综合考虑反应温度及处理量(空速)，以工艺条件C制备100 kg基础油，加入开发的高效复合添加剂配方(加入量≯0.33%)，调合成品变压器油分析产品性质并进行经济效益核算，数据如表7和表8所示。

表7 变压器油性质分析

表8 经济效益核算 元/吨

由以上数据分析可知，调合的成品变压器油满足GB 2536-2011各项指标要求，按照90%的收率，扣除添加剂及调合、运输成本，吨油收益约在1300元，且变压器油属于免消费税的产品，总体经济效益明显。由于西电东送的国情及农村电网改造，国内已建成了多条世界电压等级最高的输变电线路并将进一步发展，变压器油成为近年来产量增长较快、质量不断提高、新品种不断出现的特种润滑油产品，因此本研究开发的生产技术及变压器油产品有着良好的应用前景。

3 结论

(1)以环烷基常二线和减一线馏分油的调合油为原料，采用中压加氢处理-加氢补充精制工艺可制备变压器油基础油；

(2)在加氢处理反应温度为基准+5℃，加氢补充精制反应温度为基准温度条件下，变压器油基础油收率90.2%，轻柴油收率9.0%，石脑油收率1.4%，氢耗1.38%，气体损失0.78%；

(3)相比直接销售常二线和减一线馏分油，通过中压加氢工艺生产、调合成品变压器油后销售，附加值较高，经济效益明显。

[1] 付玉娥.中国变压器油市场研究[C]//2010大连润滑油技术经济论坛论文专辑，2010：9-12.

[2] 唐晓东，李林，崔盈贤，等. 糠醛精制变压器油工艺优化研究[J]. 润滑油，2006，21(6)：24-27.

[3] 张海洪，郭莎莎，秦一鸣，等. 环烷基馏分油生产变压器油的研究[J]. 润滑油，2016，31(3)：46-49.

[4] 任建松，马莉莉.环烷基润滑油高压加氢生产技术适应性分析[J]. 润滑油，2015，30(4)：53-57.

[5] GB/T 7595-2008 运行中变压器油质量[S].2009.

[6] GB 2536-2011 电工流体 变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油[S].2012.

Study on Preparation of Transformer Oil by Medium Pressure Hydrogenation

ZHANG Hai-hong, XU Yan-feng, QIN Yi-ming, GUO Sha-sha

(CNOOC (Qingdao) Heavy Oil Process Engineering & Technology Research Center Co. Ltd., Qingdao 266555, China)

Using the medium pressure hydrogenation process (hydroteating - hydrofinishing), the base oil of transformer oil was prepared with the mixed oil of atmospheric cut 2 and vacuum cut 1 of CNOOC naphthenic base oil as raw material, transformer oil was blended by adding the developed mixed additives. The experimental results show that, with hydrotreating reaction temperature of(basis+5)℃ and hydrofinishing reaction temperature of(basis)℃, the products yields of base oil, light diesel, naphtha are 90.2%, 9%, 1.4%, respectively, hydrogen consumption is 1.38%, gas losses is 0.78%; The performance of transformer oil produced by the medium pressure hydrogenation process can meet the GB 2536-2011 standard requirement. Compared to direct saling distillates, there is much economic benefit by saling transformer oil.

naphthenic base transform oil; medium pressure hydrogenation; additive

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.05.014

1002-3119(2017)05-0061-04

TE624.431

A

2017-05-19。

张海洪，工程师，2011年毕业于中国石油大学(华东)化学工程与技术专业，获工学硕士学位，主要从事润滑油、重油催化剂及加氢工艺研究工作，2015年获中海油气开发利用公司科技进步奖特等奖，公开发表论文6篇。E-mail ：zhanghh3@cnooc.com.cn