加氢脱芳精制溶剂油的研究

徐雅男

（山西潞安煤基精细化学品有限公司，山西 长治 047500）

当前我国溶剂油方面的生产发展较为迅速，结合其在食用油、医药、印刷油墨和皮革等行业的应用价值和高品质溶剂油的应用需求，要在降低高品质溶剂油的对外进口量下，使溶剂油朝着系列化和低硫、低芳烃化的方向发展。溶剂油脱芳烃的技术较为丰富，有分子筛吸附法、催化加氢法、溶剂萃取法和磺化法等,而催化加氢法在其工艺简单、生产成本低、油收率高和脱除芳烃效果好的特点下，已经成为当前很多大中型企业溶剂油精制技术的主要选择，因此有必要对加氢脱芳精制溶剂油的试验进行分析，提高精制效果。

1 精制试验

1.1 原料选用

在加氢脱芳润滑油精制试验中，原料的选取有以下几方面：

1）在主要的氢气选择上，可以考虑中石化股份有限公司分公司制备的工业氢气（纯度99.9%）；

2）在基础原料油的选用中，可以通过市面直接购买的方式获取120#溶剂油，其物化性质参考表1。在原料含硫量低于3 μg/g 时，在应用脱芳催化剂时便无需考虑加氢脱硫工序，不过结合表1，在原料油中芳烃含量较高时（0.66%），便需要进行加氢精制实现脱除芳烃；

表1 原料油物化性质

3）芳烃加氢催化剂，其主要成本为Pt、Ni、Pd 和第Ⅴm族金属为催化活性组分，借助氧化铝为载体制成，结合成分属性而言，金属活性从大到小依次是Pt、Ni、Pd，在参考金属活性以及成本后，结合Ni 的价格较低，因此在试验中选择以Ni 为主要活性组分的NCG 型苯加氢催化剂。在该催化剂的应用条件中，针对Ni 容易被原料中的硫化物及硫所毒化，且在有机硫化物分子逐渐增大下，锚链效应也逐渐加重，影响着催化剂的活性，因此要对原料进行净化确保原料中硫含量低于3 μg/g，保证NCG 型苯加氢催化剂可以具有较高的应用效果。需要注意的是，NCG 型苯加氢催化剂表面存在一层薄氧化镍膜，需要在装入工业反应器后，对氧化镍膜进行还原，不过要在保证系统具有良好的气密性条件下进行升温还原，最后在氢气流降温到合适温度后进行试验[1]。

1.2 试验工艺流程

针对120#溶剂油的加氢脱芳烃试验是在200 mL加氢反应装置中进行，具体的工艺流程为：原料自计量泵进入，在与氢气混合后进入加氢反应器，一般压力调节器对氢气调控，反应器内温度进行串级控制；加氢产物会先通过冷凝器进行冷凝，然后依次进入高压分离器和低压分离器，在分离氢气与加氢产物后，借助取样器获取样品；尾气会通过减压阀进行减压，同时借助调节阀、浮子流量计对试验中的氢油体积比进行控制[2]。

1.3 热力学分析

对于芳烃加氢试验而言，本质上是一个放热反应，当在200 ℃中进行苯加氢工序时会产生大量热量（220 kJ/mol），不过随着反应发生分子数的降低，对于反应而言，降低温度和增大压力有着促进作用，不过苯加氢在生成环已烷时也会伴随一些副反应，结合其发生原理及过程进行分析，选择非酸性载体、较低反应温度、较高反应压力时，可以提高芳烃加氢反应的效果。

2 试验结果及讨论

2.1 反应温度的影响

将反应压力、氢油体积比、空速分别设置为3.5 MPa、500、1.0 h，观察不同反应温度下NCG 型催化剂催化加氢对脱芳烃的影响。结合反应数据可以得出以下结论：第一，随着温度的升高，催化加氢脱芳烃的效果逐渐加强，精制溶剂油中的芳烃质量分数逐渐降低；第二，当温度升高到一定数值后，温度的升高会对芳烃的脱除产生副作用，其原因本质是芳烃加氢反应为放热反应,过高的温度会限制加氢化学反应正向进行；结合反应数据，当反应温度控制在140～180 ℃时，精制润滑油中的芳烃含量均低于1 000 μg/g，芳烃脱除率控制在88.8%～89.7%，且在温度为160 ℃时，有着最高的芳烃脱除率（89.7%）和最低的芳烃含量（680 μg/g）[3]。

2.2 反应压力的影响

将反应温度、氢油体积比、空速分别设置为180 ℃、500、1.0 h，观察不同反应压力下NCG 催化剂催化加氢对脱芳烃的影响，具体结果可以参考表2。结合表2 可以得出以下结论：第一，结合芳烃加氢反应为分子数逐渐降低的反应，引出通过压力的而提高可以促进反应朝着产物方向移动，提高芳烃脱除效果；第二，压力的不断提高使芳烃的脱除率从89.0%上升到了89.8%，且精制溶剂油中的芳烃含量均低于1 000 μg/g；第三，虽然压力的提高有利于提高芳烃脱除率，不过压力主要通过氢分压来实现促进作用，结合氢分压会受到氢油比、压力、循环氢纯度等方面影响，需要在压力选择中，考虑投资方面的合理性。

表2 反应压力对芳烃脱除影响

2.3 空速的影响

将反应压力、温度、氢油体积比分别设置为5 MPa、180 ℃、500，观察空速从1.0 h 提高到2.0 h 下，NCG催化剂催化加氢对脱芳烃的影响。空速越大，原料和催化剂的借助时间变短，不利于反应饱和，结合数据需要控制在1.0～2.0 h 之间。具体而言，在空速从1.0 h提高到2.0 h 时，芳烃脱除率可以控制在89.8%～89.3%，且精制溶剂油的芳烃含量都低于1 000 μg/g。

2.4 氢油体积比的影响

将反应压力、温度、空速分别设置为5 MPa、180 ℃、1.0 h，观察不同氢油体积比下NCG 催化剂催化加氢对脱芳烃的影响，具体数据可以参考表3。结合加氢反应原理分析，当温度在100～180 ℃时，氢油体积比的提高会促进反应的进行，不过在氢油体积比过大时，会降低油气分压，进而缩短反应时间增大能耗，需要结合反应需要选择合理的氢油比。结合表3 可知，氢油体积比的不断提高（150～300），芳烃脱除率也逐渐提高（89.4%～89.8%），虽然脱除率得到了提高，不过与氢油体积比的提高幅度而言，有着较大的差距，芳烃脱除效果不明显，因此可以得出氢油比体积的增加对溶剂油脱芳烃的影响不大。

表3 氢油体积比对芳烃脱除影响

3 结语

综上所述，为了满足社会发展对高品质溶剂油的需求，本文通过对溶剂油中脱芳烃关键工序的研究，可以更好地选择脱芳烃的技术及做好关键因素控制，进而在更有效地去除芳烃后，提高溶剂油的品质。具体在选择催化加氢技术而言，在120#溶剂油中利用NCG 型苯加氢催化剂后，需要将反应压力控制在2～5 MPa、温度控制在140～180 ℃、氢油体积比控制在150～500、空速控制在1～2 h-1，进而可以提高芳烃的脱除率，具体到88.8%～89.8%，且精制溶剂油中芳烃含量低于1 000 μg/g，因此可以证明以上控制因素具有合理性，能满足社会对高质量溶剂油的需要。