RL-2催化剂在润滑油高压加氢装置上的催化性能

张小雨，段 猛，吴 昊

(中石油克拉玛依石化有限责任公司，新疆 克拉玛依 834003)

润滑油的基础油是润滑油使用性能的决定因素[1]。润滑油基础油的理想组分是支链烷烃(异构烷烃)和带有长烷基侧链的单环环烷烃。润滑油基础油加氢处理(通常称为润滑油加氢)技术是通过深度加氢转化的方法使多环烃类转化为理想组分，同时几乎完全脱除杂环化合物。RL-2催化剂是由中国石化石油化工科学研究院(简称石科院)开发、中国石化催化剂有限公司长岭分公司生产的第二代润滑油基础油加氢处理催化剂，其活性组分为Ni-Mo-W体系，具有较强的脱硫、脱氮及稠环芳烃加氢饱和活性，同时兼具适当的开环及异构化性能。已有的工业应用结果表明RL-2催化剂具有较强的原料适应性、较高的加氢精制性能、较好的选择性开环裂化功能以及活性稳定性[2]。润滑油加氢处理过程中发生的主要化学反应有：脱除含硫、氧、氮等的杂环化合物；芳烃饱和、环烷烃开环及异构化；正构烷烃或低分支异构烷烃临氢异构化为高分支异构烷烃；烷烃的加氢裂化以及带有长烷基侧链的环烷烃加氢脱烷基反应，而加氢裂化和脱烷基这类反应通常容易导致轻油的产生，降低润滑油收率[2-5]。

中石油克拉玛依石化有限责任公司(简称克拉玛依石化)在2018年8月全厂大检修期间将RL-2催化剂应用于Ⅰ套润滑油高压加氢装置第一段加氢反应器。以下对此应用情况进行介绍。

1 装置简介

克拉玛依石化 Ⅰ 套高压加氢装置是国内第一套全部采用国内技术的润滑油高压加氢装置。采用石科院开发的环烷基润滑油基础油两段加氢工艺及催化剂技术，其工艺流程为加氢处理-临氢降凝/加氢补充精制。第一段加氢处理采用较苛刻的反应条件，对润滑油基础油进行加氢改质；第二段临氢降凝单元采用专门的催化剂，在临氢状况下，降低润滑油基础油的凝点；第二段加氢补充精制单元用来改善润滑油基础油的氧化安定性和光安定性，反应条件较缓和。

通过高压催化加氢对润滑油润滑油进行加氢改质、临氢降凝和加氢补充精制，选择合适的原料、催化剂和工艺条件可生产出不同黏度等级的润滑油基础油，该装置是属于高温、高压、临氢催化工艺过程的一套装置，可加工环烷基原油的减压馏分油和轻脱沥青油，生产优质的环保橡胶填充油、光亮油和变压器油、冷冻机油等，其质量水平达到国际先进水平。

2 RL-2催化剂工业应用

2.1 RL-2催化剂硫化

RL-2催化剂上的金属活性组分通常以氧化态形式存在，使用前需进行预硫化。催化剂的预硫化需要在一定温度和氢分压条件下在反应器内进行，通常采用CS2、二甲基二硫醚(DMDS)等含硫化合物作为硫化剂。

整个硫化过程严格按照理论硫化曲线进行，共历时40 h，自硫化开始大致可以分为4个升温段、4个恒温段和1个降温段。催化剂硫化期间的反应器床层温度变化曲线如图1所示。

图1 催化剂硫化期间反应器床层温度变化曲线

2.2 催化剂初期活性

RL-2催化剂硫化结束后引环烷基原油的减二线油原料进行初活稳定，结束后调整工艺参数正式转入正常生产阶段。装置进行了以环烷基原油的减二线油、减三线油、减四线油为原料的生产工作，以下以装置加工此3种原料时的生产情况对RL-2催化剂的初期活性进行评价。受市场需求影响，3种原料之间的切换较为频繁且无固定顺序。由于装置采用两段加氢工艺，第一段加氢反应效果的好坏关系到整个装置的平稳运行。第一段加氢的评价指标之一为其加氢生成油(简称中间油)的S、N含量，要求二者质量分数均不大于5 μgg。第一段加氢中，催化剂脱S、N效果的好坏直接受反应深度的影响，反应程度越深则脱S、N的效果越好。此外，第一段加氢的轻油产率也是判断反应深度的重要参考，其计算方法如式(1)所示。为保证润滑油收率，在保证中间油S、N含量合格的前提下，应尽量降低轻油收率。

(1)

式中：轻油生成量为经过第一段加氢反应后冷高压分离器分出的轻油量，th；总生成油量为经过第一段加氢反应后产出的油品总量，th。

2.2.1 以环烷基原油的减二线油为原料RL-2催化剂开工初期加工环烷基原油的减二线油时的生产数据如表1所示。RL-2催化剂首次加工环烷基减二线原料时，在保证产品质量合格的前提下加工量快速提升至满负荷生产状态，催化剂在转入活性稳定期前经历了一个短暂的活性下降阶段，此时装置进行适当的提温调整，弥补了活性损失。

表1 装置开工初期加工环烷基原油减二线油时的生产数据

由表1可以看出，RL-2催化剂加工环烷基原油的减二线油时，中间油的S、N含量稳定合格，轻油收率逐渐下降并最终趋于稳定。可见，RL-2催化剂首次应用于克拉玛依石化Ⅰ套高压加氢装置加工环烷基减二线原料时，加工负荷能够快速提升至满负荷以上，并表现出稳定的催化性能，能够为装置的稳定高效运行提供有力保障。

2.2.2 以环烷基原油的减三线油为原料RL-2催化剂加工环烷基原油的减三线油时的生产数据如表2所示，加工量维持40 th不变，根据产品质量分析情况对反应温度进行调整。

表2 装置加工环烷基原油减三线油时的生产数据

由表2可以看出：RL-2催化剂加工环烷基减三线原料时反应温度呈现出先小幅持续提升并最终趋于稳定的变化趋势，催化剂床层温度由初始的353 ℃逐步提升至360 ℃并维持稳定；中间油的S、N含量稳定合格，轻油收率逐渐下降并最终也趋于稳定，说明随着生产的进行催化剂活性逐步降低并最终转入活性稳定期，在此过程中床层温度有小幅提升以弥补催化剂活性损失。由此可见，经历过加工环烷基减二线油以后，RL-2催化剂加工环烷基减三线原料时，在满负荷生产的情况下，中间油稳定合格，较好地适应了原料切换。

2.2.3 以环烷基原油的减四线油为原料RL-2催化剂加工环烷基原油的减四线油时的生产数据如表3所示，加工量维持35～36 th不变，根据产品质量分析情况对反应温度进行调整。

表3 装置加工环烷基原油减四线油时的生产数据

由表3可以看出：RL-2催化剂加工环烷基原油减四线油时，在保证产品质量合格的前提下，催化剂反应温度呈现出小幅度持续提升的变化趋势，由初始的365 ℃逐步提升至370 ℃并稳定维持。说明RL-2催化剂对于环烷基减四线原料而言仍有一个高活性期，随着生产的进行活性逐步降低并最终转入活性稳定期，在此过程中需将床层温度小幅稳步提升以弥补催化剂活性损失，待催化剂快速进入活性稳定期。由表3还可以看出，中间油的S、N含量稳定合格，轻油收率稳定。

综上可见，RL-2催化剂经历环烷基原油的减二线油、减三线油、减四线油原料生产，表现出良好的催化活性和较强的原料适应性。

2.3 RL-2催化剂的活性稳定性

以2018年10月至2019年8月的生产数据为依据对RL-2催化剂的活性稳定性进行考察。期间，装置加工以上3种原料时的生产数据分别见表4～表6。受市场销售情况影响，各原料切换较为频繁且无固定顺序。

表4 2018-10—2019-08装置加工环烷基原油减二线油时的生产数据

表5 2018-10—2019-08装置加工环烷基原油减三线油时的生产数据

表6 2018-10—2019-08装置加工环烷基原油减四线油时的生产数据

由表4～表6可以看出：装置加工环烷基原油减二线油时加工量维持在高负荷状态，催化剂床层温度稳定维持在355 ℃，中间油的S、N含量稳定合格；加工环烷基原油减三线油时加工量稳定保持在高负荷状态，中间油S、N含量稳定合格，催化剂床层温度稳定维持在360 ℃；加工环烷基原油减四线油时加工量稳定保持在高负荷状态，中间油S、N含量稳定合格，催化剂床层温度稳定维持在370 ℃。可见，在一年的生产周期考察中，RL-2催化剂表现出良好的活性稳定性。

RL-2催化剂加工各原料油时的润滑油收率变化趋势见图2。由图2可以看出：RL-2催化剂加工环烷基原油的减二线油、减三线油、减四线油时均保持较高的润滑油收率，在开工初期即可稳定保持在公司业绩指标达标值以上；经过后续的优化调整后，润滑油收率稳步提高，能够较为稳定地达到挑战值以上。综上可见，RL-2催化剂表现出优良的活性稳定性，同时润滑油收率稳定维持在较高水平。

图2 RL-2催化剂加工各原料油时的润滑油收率变化趋势

3 结 论

(1)RL-2催化剂应用于工业化生产初期加工环烷基原油的减二线油、减三线油、减四线油各原料时均能够快速进入催化活性稳定状态，产品质量稳定合格，说明其具有较强的原料适应性。

(2)通过综合分析装置于2018年10月至2019年8月的生产数据，RL-2催化剂长期加工上述各原料时反应温度无大幅调整，产品质量合格，说明其具有良好的活性稳定性。

(3)RL-2催化剂加工上述各原料时均保持较高的润滑油收率，在开工初期即可稳定保持在公司业绩指标达标值以上，经过后续的优化调整后润滑油收率稳步提高，能够较为稳定地达到挑战值以上。