PAO合成潤滑油裝置提高產(chǎn)品收率的對策研究

鄭來昌，胡正厚，王如文，楊小輝

（中國石油 蘭州潤滑油研究開發(fā)中心，甘肅 蘭州 730060）

隨著我國潤滑油越來越向著環(huán)保、高檔化方向發(fā)展，聚α-烯烴潤滑油（PAO）國內(nèi)使用量越來越大，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)能小，產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上市場需要，產(chǎn)品質(zhì)量也不及國外 Chevron、Uniroyal、Indial oil、BP等公司，因此，當(dāng)前國內(nèi)企業(yè)通過改進(jìn)工藝技術(shù)，提高產(chǎn)品收率，已經(jīng)顯得尤為迫切[1，2]。

中國石油潤滑油公司蘭州潤滑脂廠合成油（PAO）裝置是國內(nèi)較大規(guī)模的PAO生產(chǎn)裝置，于1987年建成投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力為2kt·a-1，現(xiàn)已完成擴建，生產(chǎn)能力達(dá)10kt·a-1，以石蠟裂解α-烯烴和乙烯齊聚α-烯烴為主要原料，采用先進(jìn)的兩段加氫工藝技術(shù)，產(chǎn)品按運動粘度分為7個品種：PAO2、PAO4、PAO8、PAO10、PAO12、PAO14、PAO16。目前，生產(chǎn)PAO采用的工序是：烯烴聚合-沉降脫渣-中和反應(yīng)-過濾除渣-加氫精制-蒸餾切割。由于烯烴聚合后采用的是沉降法脫除AlCl3廢催化劑和反應(yīng)過程中產(chǎn)生的膠質(zhì)等，這樣，不僅除渣困難，而且除渣時也將一部分產(chǎn)品帶出，影響產(chǎn)品收率，因此，根據(jù)生產(chǎn)需要，為了提高產(chǎn)品收率，盡量在不改變主要工藝參數(shù)的情況下，對沉降脫渣-中和反應(yīng)-過濾除渣過程進(jìn)行了研究，提出了更加適合于生產(chǎn)的高效、經(jīng)濟和簡單的一步除渣工藝路線。

1 實驗部分

1.1 原材料

α- 烯烴、Ca（OH）2、催化劑無水 AlCl3、石油謎、甲苯、汽油、120號溶劑油、白土助劑：均為工業(yè)品，采自蘭州潤滑脂廠合成油裝置。

1.2 分析方法

主要的分析方法見表1。

表1 主要分析評定方法Tab.1 Main analysis method

1.3 實驗儀器

GQ75型高速管式離心機，（最高轉(zhuǎn)速20000r·min-1，使用轉(zhuǎn)速為 7000～8000r·min-1）。

2 結(jié)果與討論

2.1 沉渣再處理

為了盡可能不改變現(xiàn)行工藝路線，同時能提高產(chǎn)品收率，首先對裝置沉降產(chǎn)生的沉渣進(jìn)行集中處理。由于沉渣的粘度很大，用蒸餾或過濾的辦法根本無法實現(xiàn)，因此，實驗室中用不同溶劑進(jìn)行了萃取分離，向沉渣中加入一定量的有機溶劑，進(jìn)行稀釋溶解，然后過濾除渣。實驗結(jié)果見表2。

表2 沉渣回收處理Tab.2 Sludge recoveries

由表2可見，在常溫下沉渣在以上溶劑中都難以溶解，溶劑損失大，且還須經(jīng)過蒸餾回收溶劑，這樣能耗也大。因此，沉渣要集中處理，難度很大，這種方法很難提高產(chǎn)品收率。

2.2 離心分離除渣

對裝置沉降產(chǎn)生的含沉渣PAO加熱至80℃后，對直接離心分離和加白土助劑離心分離技術(shù)進(jìn)行了考察，離心條件為：離心機轉(zhuǎn)速7000～8000r·min-1，離心時間0.5h和1h，分離除渣結(jié)果見表3。

表3 離心除渣與車間沉降除渣對比分析Tab.3 Analysis and comparison of centrifugal deslagging and sedimentation deslagging

從表3可以看出，直接離心和加助劑離心分離效果差別不大，二者的分離效果較好，相對于24h以上的沉降法除渣工藝，離心法除渣可以實現(xiàn)快速分離，收率也比沉降法除渣高3%左右。除渣后產(chǎn)品的傾點、酸值、100℃粘度、鋁含量等分析結(jié)果與車間現(xiàn)行沉降除渣產(chǎn)品相當(dāng)，但是40℃粘度偏大，估計是由于一部分膠質(zhì)未被分出，殘留在PAO產(chǎn)品中，導(dǎo)致40℃運動粘度較大。因此，離心法雖然可以實現(xiàn)沉渣的快速分離，分離效果也接近于沉降法，但產(chǎn)品質(zhì)量不如沉降法好，使用這種工藝達(dá)不到非常理想的分離效果。

2.3 一步除渣工藝的確定

一步除渣工藝就是α-烯烴聚合反應(yīng)后先不除渣，緊接著進(jìn)行中和反應(yīng)及白土精制，然后通過過濾進(jìn)行除渣，也就是對原來的生產(chǎn)工序進(jìn)行改進(jìn)，由烯烴聚合-沉降脫渣-中和反應(yīng)-過濾除渣-加氫精制-蒸餾切割，改為烯烴聚合-中和反應(yīng)-過濾除渣（白土精制）-加氫精制-蒸餾切割。表4是對采自合成油車間的兩批聚合產(chǎn)物，在不同的Ca（OH）2加入量（3.0%～5.0%）和等量白土（3.0%）的條件下，對中和反應(yīng)、白土精制及過濾除渣進(jìn)行了考察，特別是對過濾的難易程度、過濾快慢及產(chǎn)品收率進(jìn)行了考察。

表4 一步除渣工藝條件及結(jié)果Tab.4 Technological conditions and results of one-step deslagging

從表4可以看出，Ca（OH）2的加入量對收率的影響不明顯，產(chǎn)品收率在89%～91.33%之間，而車間經(jīng)過沉降脫渣-中和反應(yīng)-過濾除渣后產(chǎn)品收率在82%左右，一步除渣工藝提高了7%以上。另外，Ca（OH）2的加入量對過濾則有較大的影響，隨著Ca（OH）2用量的增加，過濾越來越容易，過濾速度也越來越快，當(dāng)Ca（OH）2加入量達(dá)到3.5%時就能達(dá)到比較理想的過濾效果。同時，從Cl含量來看，提高Ca（OH）2加入量，Cl含量逐步降低，當(dāng) Ca（OH）2加入量達(dá)到4%時，Cl含量已變成微量，再提高就測不出Cl含量了。這對下一步加氫工序十分有利，可以避免加氫催化劑氯中毒，提高催化劑的使用壽命。在實驗過程中還發(fā)現(xiàn)，采用車間現(xiàn)有的120℃條件下加入白土，在敞開體系下，很難加入，加入時還會造成沖料，因此，為了更加有利于加料，實驗室對白土加入溫度進(jìn)行了考察，結(jié)果見表5。

表5 一步除渣工藝下的白土加入溫度考察Tab.5 Carclazyte temperature of one-step deslagging

從表5可以看出，在不改變Ca（OH）2的加入量、Ca（OH）2加入溫度和白土加入量的條件下，調(diào)整白土加入溫度，從收率和產(chǎn)品性質(zhì)來看都于120℃時加入白土的結(jié)果相當(dāng)，收率仍達(dá)89%以上。所以，只要控制好白土加入量，降低白土加入溫度完全可行，過濾速度和除渣效果也比較理想。

2.4 產(chǎn)品膠質(zhì)分析

因為膠質(zhì)含量是PAO合成潤滑油產(chǎn)品的一項重要指標(biāo)，必須嚴(yán)格控制膠質(zhì)含量，工藝調(diào)整也不能以增大膠質(zhì)含量為代價，所以，為了了解直接中和產(chǎn)品與車間原工藝產(chǎn)品的性質(zhì)是否有差異，用薄層色譜法對兩種產(chǎn)品的膠質(zhì)含量進(jìn)行了考察，結(jié)果見表6。

表6 產(chǎn)品膠質(zhì)含量對比Tab.6 Comparison of gum content

從表6可以看出，采用一步除渣工藝得到的產(chǎn)品和與原沉降工藝產(chǎn)品的膠質(zhì)含量相當(dāng)，滿足產(chǎn)品指標(biāo)要求。

3 結(jié)論

（1）實驗室確定的一步除渣工藝，即α-烯烴聚合結(jié)束后，暫不進(jìn)行沉降脫渣，而是直接進(jìn)行中和反應(yīng)，然后過濾除渣的工藝技術(shù)，省去生產(chǎn)裝置采用的沉降脫渣工藝，不僅省時、經(jīng)濟、環(huán)保，而且無需增加設(shè)備，可以提高PAO產(chǎn)品收率達(dá)7%以上，可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，具有很高的工業(yè)應(yīng)用價值。

（2）離心分離除渣速度快，也可以提高收率3%左右，但所得的PAO產(chǎn)品粘度偏大，膠質(zhì)含量高，分離效果達(dá)不到要求。

［1］韓雪梅，高宇新，等.聚α-烯烴潤滑油的工藝技術(shù)進(jìn)展［J］.煉油與化工，2011，22（3）：1-3.

［2］張君濤，侯曉英.Ⅳ類基礎(chǔ)油PAO的使用現(xiàn)狀及其生產(chǎn)工藝簡析［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報，2007，25（2）：53-56.