低凝柴油生產方案的研究

丁兆斌， 梁永輝

（1. 錦州精聯潤滑油添加劑有限公司，遼寧 錦州121001； 2. 中國石油錦西石化分公司，遼寧 葫蘆島 125001)

我國北方地區冬季寒冷，使用-20號柴油或冷濾點更低的輕柴油才能保證柴油發動機的正常工作。由于寒區分布較廣，低凝柴油的需求量很大，一些企業為了滿足市場的需求，常在-10號柴油中摻入一定比例的航空煤油，這樣，不僅浪費了有限的航空煤油資源，企業效益也無明顯增加。在柴油中添加降凝劑生產低凝柴油是一項成熟技術，對穩定航空煤油產量、提高煉廠生產靈活性與經濟效益，改善柴油低溫使用性能，具有重要意義。

實驗以錦西石化公司所產柴油為研究對象，該公司主要加工遼河原油，大慶原油。所產柴油包括遼河直餾柴油、大慶直餾柴油、蠟油催化柴油、重油催化柴油和焦化柴油，其中遼河直餾柴油經過堿洗精制，二次加工柴油均進行加氫精制。由于冬季只按-10號柴油標準組織生產，柴油品種單一，加降凝劑生產-20號柴油，不僅可以避免冬季柴油銷售市場處于低迷狀態時，-10號柴油只能降量生產的不利局面，還可以增加企業的經濟效益。

遼河原油屬低硫中間基，直餾柴油對降凝劑感受性好，焦化柴油餾程寬、輕組分多，以此為主要調合組分對生產-20號柴油極為有利。針對各組分柴油的低溫流動性能，在兼顧全廠柴油平衡，確保冷濾點與十六烷值同時滿足-20號柴油指標的基礎上，提出了加降凝劑生產-20號柴油的調合方案。

1 降凝劑的作用機理

眾所周知，油品失去流動性有兩方面的原因［1］，其一是油品隨溫度下降，粘度不斷增大，當粘度增大到一定程度，就會失去流動性；其二是由于油中蠟的影響，含蠟油隨溫度的下降，油中所含的蠟逐漸結晶下來，當溫度繼續下降時，蠟晶大量生成，并且相互連接，形成三維網狀結構，吸附和包住那些還沒有凝固的油，從而使油品失去流動性。

目前，柴油降凝劑的作用機理以共晶吸附機理最為常見。該機理認為［2］：在低溫下，柴油降凝劑與柴油中析出的石蠟發生共晶或吸附在蠟晶表面上，從而破壞蠟的結晶行為和取向性，阻止蠟晶繼續發育，使之不能形成三維網狀結構，而使加劑柴油保持良好的低溫流動性能。

柴油降凝劑在使用過程中，普遍存在著對柴油的感受性問題，多數降凝劑對柴油凝點的降低效果顯著，而對冷濾點的降低表現一般。對輕柴油而言［3］，冷濾點的技術要求比凝固點在實際使用中顯得更加重要。 因為凝固點是表明柴油在低溫環境中失去流動性的最高溫度，冷濾點則是表明柴油通過柴油發動機供油系統時能造成濾網堵塞的最高溫度，冷濾點與柴油的低溫使用性能直接相關，所以一般煉油廠在選擇合適的降凝劑時，都以降低冷濾點程度作為考核指標。

2 實驗部分

2.1 實驗原料的基本性質

實驗所用原料油為堿洗后的遼河直餾柴油、焦化柴油（其中含 50%重催柴油）、重催柴油和蠟催柴油。文中的焦化柴油、重催柴油和蠟催柴油均指經過加氫處理過的。

為了考察各柴油組分對降凝劑的感受性，通過尿素脫蠟的方法，將柴油中的液蠟最大限度地萃取出來，對其蠟含量及正構烷烴的分布進行了分析，各種柴油的基本性質及其液蠟中正構烷烴的分布見表1。

表1 柴油的性質及其液蠟中正構烷烴的分布Table 1 Properties of diesel oil and Distribution of normalalkanes of diesel liquid wax

由表1可以看出，與重催柴油和蠟催柴油比較，遼河直柴和焦化柴油的十六烷指數相對較高，液蠟收率相對較低；在遼河直柴與焦化柴油的液蠟中，長碳鏈正構烷烴C17～C20和C21～C24所占的比例較小，而重催柴油與蠟催柴油所占的比例較大，這種差別將會影響到柴油對降凝劑的感受性。

2.2 柴油降凝劑

經過評價篩選，實驗選取降凝劑A做為研究對象，將其按10%濃度用煤油稀釋，配制成母液。添加降凝劑母液時，柴油的溫度控制在 50~60 ℃為宜，并保證與母液混合充分。

3 實驗過程

3.1 分析方法

柴油冷濾點的分析方法按SH/T0248方法進行，凝點按 GB/T510方法分析，十六烷指數按GB/T11139方法計算。

3.2 單組分柴油的低溫流動性能

降凝劑的作用與柴油中正構烷烴含量有最佳匹配點，高于這個含量時，正構烷烴含量越高，感受性越差；低于這個含量時，正構烷烴含量越低，感受性也越差［4］。柴油正構烴分布越寬，對降凝劑的感受性越好，反之，則感受性越差；餾程范圍越寬的柴油，對降凝劑的感受性越好，反之，則感受性越差［5］。液蠟中長碳鏈正構烷烴所占比例越大，降凝劑的作用效果越差，長碳鏈正構烷烴沸點高，分布于柴油的 90%～KK的餾分中，各種柴油不同餾分的冷濾點見表2，對A劑的感受性見表3。

表2 柴油不同餾分的冷濾點Table 2 Cold filter plugging points of fractions

由表2可見，切割掉大于350 ℃的重組分后，各種柴油的冷濾點降幅明顯，說明影響柴油低溫流動性的長碳鏈正構烷烴主要存在于大于 350 ℃的餾分中。

表3 各種柴油對降凝劑A的感受性Table 3 Impressibility of diesel for pour point depressant A

由表3可見，遼河直柴對降凝劑A的感受性好，冷濾點降幅較大，焦化柴油次之。而重催柴油和蠟催柴油的感受性差，冷濾點沒有變化。

3.3 -20號柴油的調和方案

3.3.1 降凝劑A對雙組分調和柴油冷濾點的影響

將遼河直柴與焦化柴油、重催柴油和蠟催柴油均按1︰1比例調和，這3種調和柴油符合-10號柴油指標要求，對降凝劑A的感受性見表4。

從表4可以看出，遼河直柴分別與焦化柴油、重催柴油和蠟催柴油調合，添加降凝劑A，調合柴油的冷濾點均能滿足-20號柴油（冷濾點不高于-14℃）指標的要求，遼河直柴與焦化柴油調合時，調合柴油對降凝劑A的感受性最好，當遼河直柴與重催柴油或蠟催柴油調合時，調合柴油對降凝劑A的感受性依次下降，且十六烷指數低于45，不能滿足-20號柴油指標的要求。

表4 二組分調和柴油對降凝劑A的感受性Table 4 Impressibility of two component blending diesel oil for pour point depressant A

3.3.2 降凝劑A對三組分調合柴油冷濾點的影響

考慮到全廠的柴油平衡及含重催柴油或蠟催柴油的調合柴油十六烷指數較低問題，我們在調合柴油中加入第三種組分—焦化柴油或大慶直餾柴油，并對三組分調合柴油的低溫流動情況進行了考察，結果見表5。

表5 三組分調合柴油對降凝劑A的感受性Table 5 Impressibility of three component blending diesel oil for pour point depressant A

由表5可以看出，在加劑量為600 μg.g-1時，三組分調合柴油即可滿足于-20號柴油冷濾點指標的要求。

與表4數據對比可以看出，加入大慶直餾柴油后，調和柴油的十六烷指數提高，能夠滿足-20號柴油指標的要求，但部分油樣冷濾點上升。因此，大慶直餾柴油的調和比例不宜過大。

4 結 論

（1）影響柴油低溫流動性的長碳鏈正構烷烴主要存在于大于350 ℃的餾分中。

（2）遼河直柴對降凝劑 A的感受性好，焦化柴油次之，重催柴油和蠟催柴油的感受性差。

（3）向-10號調和柴油中加入400～800 μg.g-1的降凝劑A，可以生產出合格的-20號柴油。為保證柴油的十六烷指數滿足要求，可加入少量大慶直餾柴油。

［1］ 郭翠梨，張金利，王一平.柴油低溫流動改進劑的研究進展［J］.化學工業與工程，1999(6)：157-162.

［2］ 楊保安，劉榮杰.柴油降凝劑的研究進展［J］.現代化工，1997(6)：19-21.

［3］ 馬秋寧.低凝柴油調合組分對低溫流動性改進劑感受性的影響［J］.當代化工，2006，35（3）：187-189.

［4］ 呂涯，談兵，嚴正澤.影響柴油降凝劑作用的因素[J]．華東理工大學學報，2001，27(6)：593-596．

［5］ 陳衛紅，王國良， 鄧先梁,等.柴油低溫流動性能改進劑的研究[J]．天然氣與石油，2001，19(3)：37-39．