石蜡基减压渣油生产润滑油基础油的研究

朱长申 张翠侦 徐岩峰

摘      要：以中海油石蜡基减压渣油为原料，经丙烷脱沥青-加氢处理-异构脱蜡-补充精制组合工艺制备润滑油基础油，结果研究表明：通过该组合工艺，得到了运动黏度（100 ℃）分别为20.7和13.88 mm²/s，黏度指数分别为114和100，倾点分别为-12和-18 ℃，氧化安定性时长分别为392和392 min的90BS光亮油和650N，且目标产品与市售同类产品性质相当。

关  键  词：减压渣油;丙烷脱沥青;高压加氢;润滑油基础油

中图分类号：TQ 062       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）03-0717-04

Study on the Production of Lube Base Oil From Paraffinic Vacuum Residue

ZHU Chang-shen， ZHANG Cui-zhen， XU Yan-fen

（CNOOC Research Institute of Oil and Petrochemicals（Beijing） Co.， Ltd.， Shandong Qingdao 266500， China）

Abstract：  Lube base oil was prepared from CNOOC paraffin-based vacuum residue via propane deasphalting process， high pressure hydrogenation process， isodewaxing process and hydrofinishing process. The research results showed that， by the combined process， 90BS and 650N with the movement viscosity （100 ℃） of 20.71 mm²/s and 13.88 mm²/s， the viscosity index of 114 and 100， the pour point -12 ℃ and -18 ℃， and the oxidation stability time of  392 min and 392 min，were successfully prepared， and the target product had the similar properties with market similar products.

Key words： vacuum residue;  propane deasphalting;  high pressure hydrogenation;  lubricant base oil

我国原油大多偏重质，尤其是石蜡基原油中大于500 ℃的减压渣油收率超过40%～50%^[1-3]。为了实现有限石油资源的高效利用，以往通常采用直接催化裂化、溶剂脱沥青-催化裂化和加氢精制预处理-催化裂化等，组合工艺处理减压渣油以达到生产轻质油品的目的^[3]。

目前国内石蜡基常压渣油通常采用常规的FCC工艺加工，也开发出石蜡基减压渣油的催化裂化工艺（简称VRFCC），该工艺不仅转化率低，油浆收率高，同时焦炭和干气收率高，更严重的是焦炭选择性急剧变差，从而造成重质烃未得到充分利用^[4]。此外，中国石化石油化工科学研究院开发的IHCC工艺具有低干气和焦炭产率、无油浆产物的特点，适合处理石蜡基渣油^[3，4]。但在目前产能过剩、燃料油市场饱和的形势下^[5]，将石蜡基减压渣油轻质化并不能实现合理利用。

石蜡基减压渣油具有饱和烃含量较高，硫含量、重金属含量及沥青质含量较低的特性，可利用该特性进行润滑油基础油、石蜡等生产。且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、航空航天行业、船舶行业、工程机械等行业对高黏度润滑油基础油需求量不断增长^[6]。

目前，国内润滑油生产工艺包括“老三套工艺”（即溶剂精制、溶剂脱蜡和白土补充精制）、加氢工艺及两者的组合工艺。但传统工艺生产的Ⅰ类基础油已达不到现代工业的要求，为了改变石油馏分中分子结构的化学组成，以满足润滑的新要求，加氢工艺方法成为首选^[7，8]。

本文旨在以石蜡基减压渣油经丙烷脱沥青工艺所得的脱油沥青为原料，采用高压加氢工艺，生产高黏度润滑油基礎油，以满足企业润滑油产业链下游的需求。

1  实验部分

1.1  原料和仪器设备

本研究以中海油石蜡基减压渣油为原料，进行高黏度润滑油基础油的工艺研究。原料油取自中海油某炼油厂的常减压蒸馏装置，主要性质见表1。从表1可知，该石蜡基减压渣油的饱和份和芳香份含量较高，约为66%;胶质和沥青质含量较低、金属含量低，是比较优质的润滑油基础油原料。

采用的主要装置：

400 mL固定床加氢试驗装置—迈瑞尔（上海）有限公司制造;

1 kg/h溶剂精制装置—洛阳凯美胜石化设备有限公司生产;

采用的主要仪器设备：

CANNON CAV-2100运动黏度测定仪;

PHO-TON硫含量分析仪;

PHO-TON氮含量分析仪;

法国ISL倾点仪;

德国HERZOG HFP370开口闪点测定仪等。

1.2  工艺路线

顾善龙^[9]等就润滑油基础油生产工艺如何选择进行详述，Ⅱ类和Ⅲ类润滑油基础油均采用高压加氢工艺制得，且异构脱蜡为目前生产润滑油基础油最广泛的生产工艺，其优点包括优良的稳定性、抗病毒等，并且进行过加氢处理的低硫物质，在相同的倾点下，产品收率和黏度指数较高。该原料油经过丙烷脱沥青得到组分优异的润滑油基础油原料，并通过高压加氢工艺脱除芳烃和杂原子、进行长链烷烃的异构化，已得到与市售产品相当的高黏度润滑油基础油。工艺流程示意图如图1所示。

2  结果与讨论

2.1  丙烷脱沥青试验

以石蜡基减压渣油为原料，依托溶剂脱沥青中试装置，开展丙烷脱沥青试验。丙烷脱沥青的影响因素有原料性质、溶剂比、压力和抽提温度。因溶剂脱沥青工业生产的操作压力多为4 MPa，且由表1中石蜡基减压渣油的四组分分析结果表明：其饱和份为34%、芳香份为31.1%，即理想组分含量较高。为保证理想组分最大限度地抽提，拟采用较大的剂油比。在固定操作压力4 MPa前提下，进行抽提温度和剂油体积比的条件考察试验，具体试验条件如表2所示;操作参数对脱沥青油收率和残炭的影响如图2所示，脱油沥青性质如表3所示。

由表3可知，得到脱沥青油大样的残炭为0.95%，金属总含量低于2 mg/kg，满足加氢装置进料要求。得到的脱沥青油饱和烃含量高、凝点较高，大于50 ℃，故需要选择合适的脱蜡工艺才可得到倾点和浊点均满足要求的高黏度润滑油基础油。

2.2  高压加氢试验

2.2.1  加氢处理工艺

加氢处理催化剂为市售产品，目的是脱除脱沥青油中的硫、氮及芳烃饱和等，已得到满足异构脱蜡-补充精制催化剂进料要求的样品（硫含量<1，氮含量<1），具体实验条件和样品性质如表4、表5和图3所示。

由图3和表5可知，随着反应温度的逐渐升高（或体积空速的减小），加氢催化剂的脱硫、脱氮能力逐渐增强;条件HC-3的硫含量和氮含量均小于2 mg/kg，故将该条件生成油作为后续异构脱蜡实验的原料。

2.2.2  异构脱蜡-补充精制工艺

根据原料的性质差异，降凝工艺有三种，即临氢降凝工艺、异构脱蜡工艺和酮苯脱蜡工艺。由表1可知，加氢裂化生成油的凝点较高，大于60 ℃，故选择异构脱蜡或酮苯脱蜡作为脱蜡工艺，并优先选择环保型的异构脱蜡工艺。

以条件HC-3为原料，进行异构脱蜡试验。在固定反应压力15 MPa、体积空速为1.0 h^-1、氢油比为800∶1的前提下，对异构脱蜡反应温度进行优化。因目标产品对应生成油的重馏分，故将异构脱蜡-补充精制样品进行蒸馏切割，≥460 ℃的馏分性质随反应条件的变化如图3所示。

由图4可知，反应温度为基准+5 ℃的实验条件所得的样品倾点和浊点均符合要求，故将该条件生成油进行样品切割，所得的重馏分样品如表5所示。

由表6可知：

（1）≥460 ℃馏分段和≥400 ℃馏分段样品的运动黏度、黏度指数、倾点、浊点、开口闪点等指标均与市售90BS光亮油和650N的性质相当。

（2）所得90BS光亮油相对于脱沥青油收率为40.93%，相对减压渣油的收率为18.66%;所得650N相对于脱沥青油收率为48.81%，相对减压渣油的收率为22.26%。

3  结论

（1）石蜡基减压渣油经丙烷脱沥青工艺，得到收率为46%的脱沥青油，且脱沥青油100 ℃运动黏度为25.41 mm²/s，黏度指数为100，适宜作为生产润滑油基础油的原料。

（2）脱沥青油经加氢处理-异构脱蜡-补充精制工艺，得到与市售产品性质相当的90BS光亮油和650N。

参考文献：

[1]孙吉民，匡卓贤.依靠技术进步精细炼油油化结合用好石蜡基原油资源[J].当代化工，2003，32（2）：63-65+69.

[2]王龙延，王国良，刘为民.石蜡基减压渣油直接催化裂化工艺的实践与探讨[J].石油炼制与化工，1997，28（10）：1-7.

[3]王毅，崔守业，许友好，等.石蜡基渣油IHCC工艺实验研究[J].石油炼制与化工，2016，47（10）：78-82.

[4]许友好，戴立顺，龙军，等.多产轻质油的FGO 选择性加氢工艺与选择性催化裂化工艺集成技术（IHCC）的研究[J].石油炼制与化工，2011，42（3）：7-12.

[5]秦鹤年，葛庆文.金属轧制油所需基础油的来源与生产[J].石油炼制与化工，2018，33（6）：11-15.

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[7]宁绍宽，孔珊珊.润滑油基础油的生产工艺及发展趋势[J].炼油与化工，2018（4）：5-7.

[8]侯英生.发展高档润滑油提高国内润滑油竞争实力[J].当代石油石化，2004，12（6）：5-11.

[9]顾善龙，张向英.浅谈润滑油基础油生产工艺的选择[J].石化技术，2017（9）：24.

[10]mwh1208.Q-SY44-2009通用润滑油基础油标准[EB/ OL].https：// wenku.baidu.com/view/74b821c94693daef5ef73d48.html.