润滑油加氢装置汽提塔模拟优化

于姣洋 王洋 王昊

摘      要：润滑油与人们的生产生活息息相关，它广泛应用于合成橡胶、电力、金属加工、油墨生产、制冷剂和黏合剂等行业。文章应用HYSYS软件，利用Absorber模块，对汽提塔以及汽提塔的控制变量、操作变量进行了分析，确定了汽提塔的设计操作条件，实现了汽提塔底油H2S含量满足二段贵金属催化剂的要求。

关  键  词：润滑油加氢;HYSYS;汽提塔;优化

中图分类号：TE 624       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2019）02-0330-04

Abstract： Lubricating oil is closely related to people's production and life. It is widely used in synthetic rubber， electric power， metal processing， ink production， refrigerants and binders and other industries. In this paper， HYSYS with absorber module was used to study the stripper as well as the control and operation variables of stripper， in order to confirm the operation condition of the stripper， and meet the requirement of the second stage precious metal catalyst for the H2S content of the stripper bottom.

Key words： Lube hydrotreating; HYSYS; Stripper; Optimization

环烷基原油具有组分收率低、芳烃含量、倾点高、酸值高、粘温性差等特点。国内环烷基原油的渣油多用于生产高质量的沥青产品，其润滑油馏分可以生产变压器油、冷冻机油和橡胶填充油等产品。根据环烷基原油其组分特性，采用传统加工工艺难以生产出高品质的润滑油产品，而采用加氢工艺可以有效的脱除环烷基原油中的芳烃等非理想组分并降低凝点、最大程度的保证其粘温性，是生产高品质润滑油产品的最佳方法[1-3]。

加工环烷基润滑油工艺主要为“加氢处理-脱蜡降凝-補充精制”两段加氢工艺，加氢处理作用脱除原料中的S、N、O，饱和烯烃、芳烃;降凝部分作用是高凝点正构烷烃在分子筛催化剂的作用下，发生异构化作用，生成低凝点的支链烷烃;补充精制作用进一步饱和烯烃、芳烃，保证产品的氧化安定性。加氢油安定性差的主要影响因素包括：氮化物、重芳烃、极性化合物以及部分饱和多环芳烃。目前多数人认为多环芳烃是造成润滑油油品光稳定性变差的主要因素[4-8]。从加氢裂化反应历程可知，部分饱和多环芳烃是稠环芳烃加氢裂化的产物。既使极少量的多环芳烃在光作用下，由于其自身不稳定性，可以使润滑油油品发生色变[4-8]。只有将脱蜡基础油中部分饱和的多环芳烃全部饱和，才能从根本上解决加氢基础油的光稳定性问题。

由于元素周期表中的第VIII族金属具有特殊的电子结构和催化性质，对芳烃特别是多环和稠环芳烃具有较强的加氢饱和能力，因此采用贵金属铂和钯作为芳烃加氢饱和催化剂的活性金属组分[9]。贵金属催化剂具有加氢活性高、活性稳定性好、可再生使用等特点，其废催化剂还可以回收贵金属重复使用[10，11]。利用贵金属催化剂在高压下较强的深度芳烃饱和能力，实现高效稳定生产低温性能、粘温性能和光、热安定性能均优异的润滑油基础油的目的。

但是贵金属催化剂对S、N含量要求极其严格，H2S很容易与催化剂中的主要活性组分Pt、Pd结合，使催化剂的活性中心中毒，必须限定二段进料中H2S含量。

汽提塔的作用通过汽提气降低油气分压来脱除汽提塔底油中的H2S含量，是装置中的关键设备之一，对二段反应部分的稳定操作起到至关重要作用。本文主要应用HYSYS软件对润滑油加氢工艺中的汽提塔做模拟及优化，以确定最优的设计操作条件。

1  汽提塔的模拟

1.1  汽提塔模型的建立

汽提塔的原料为润滑油经过加氢处理后的反应产物，反应产物为脱除非理想组分的润滑油馏分油以及少量轻烃、硫化氢、氨、未反应的氢气。汽提塔的原料性质详见表1[12]。

汽提塔的设计采用Absorber模块，根据经验设有12层塔板。全塔模拟采用PR状态方程，该方程用于VLE两相平衡、焓、熵计算，用于气体密度计算，具有在较宽的温度、压力条件下准确的预测各种体系的特点[13]。汽提塔不设冷凝器、重沸器、回流罐。反应产物经过原料-产品换热器换热后从顶部注入到汽提塔，塔底通入汽提气。经过汽提后的汽提塔底油进入到二段反应部分。主要为氢气、轻烃、H2S、NH3、油气的汽提塔顶气从塔顶排出。汽提塔模型见图1。

1.2  汽提塔的设计控制方案

汽提塔的主要作用为通过汽提气的汽提作用降低油气分压从而脱除塔底油中的轻烃、氢气、硫化氢、氨，汽提塔顶气主要为轻烃、氢气、硫化氢、氨。汽提塔的工艺目标控制汽提塔底油中硫化氢含量满足贵金属催化剂对杂质含量的要求[12，14]。维持塔压一定的情况下，通过调整汽提塔进料入口温度及汽提气的注入量，达到汽提塔底油硫化氢含量满足贵金属催化剂对杂质含量的要求。对汽提塔的模拟，控制变量分别为汽提塔进料入口的温度以及汽提气的注入量[12]。因此，要求选择控制汽提塔进料入口温度为280 ℃;控制汽提气的注入量为18 000 Nm3/h。