大連石化潤滑油基礎油酸值不合格解決方案

龍文宇，李曉鷗，李東勝，劉寶柱，石巖

（1遼寧石油化工大學石油化工學院，遼寧 撫順 113001；2中國石油大連石化公司，遼寧 大連 116024；3中國石油撫順石化公司石油三廠，遼寧 撫順 113001）

大連石化潤滑油基礎油酸值不合格解決方案

龍文宇1，李曉鷗1，李東勝1，劉寶柱2，石巖3

（1遼寧石油化工大學石油化工學院，遼寧 撫順 113001；2中國石油大連石化公司，遼寧 大連 116024；3中國石油撫順石化公司石油三廠，遼寧 撫順 113001）

用大慶尼羅混合減三線脫蠟油為原料，先后進行了工業裝置理論塔板數標定、多級靜態及中試規模的糠醛溶劑精制實驗研究。結果表明，工業裝置理論塔板數為2～3塊。劑油體積比為6∶1的假二段實驗與劑油體積比為3.2∶1的假四段實驗精制油酸值均小于0.03mgKOH/g，收率分別為64.53%與75.33%。具有4塊理論板數的中試裝置在劑油體積比為2.81∶1條件下得到的精制油酸值為0.0246mgKOH/g，收率為78.01%。精制油產品質量能夠滿足HVI400SN潤滑油基礎油的質量要求。

溶劑萃取；石油；塔器；潤滑油基礎油；酸值

糠醛精制在潤滑油基礎油生產中具有舉足輕重的作用。在“老三套”工藝[1]中可以提高基礎油的產品質量，在加氫處理工藝[2-3]中可以優化原料，提高產品收率。目前，關于糠醛精制生產潤滑油基礎油的研究涉及設備結構[4-6]、工藝方法[7-10]、傳質特性[11-13]、助劑[14-18]及廢潤滑油回收[19]等領域。

大連石化公司生產基礎油的“老三套”裝置是以大慶原油為基礎設計的，隨著大慶原油資源日益減少，加工大慶尼羅混合油（1∶1）時，減三線脫蠟油生產HVI400SN基礎油酸值不能滿足中國石油天然氣集團公司Q/SY44—2009通用潤滑油基礎油酸值為0.03mgKOH/g的質量標準要求。因此，本文對大慶尼羅混合減三線脫蠟油進行糠醛精制研究，分析基礎油產品質量不合格的具體原因，確定合理的解決方案。

1 實驗部分

1.1 實驗原料與溶劑

原料由大連石化公司采得減三線脫蠟油（大慶/尼羅1∶1）。密度為899.6kg/m3、沸點為-5℃、黏度指數為75、酸值為0.3380mgKOH/g。

糠醛由大連石化糠醛溶劑罐區采得，使用時蒸取160℃±1℃餾分。

1.2 實驗內容與方法

采用單級萃取模擬抽提塔的逆流萃取進行假二段、假三段與假四段萃取實驗。實驗方法如圖1所示。首先確定劑油比、頂部及底部萃取溫度，中部的萃取溫度按頂部與底部的溫差均勻取值。實驗開始后，對每次得到的精制油進行黏度指數與酸值的測量，并計算收率。當精制油的質量與收率趨于穩定時，即完成實驗。

中試裝置（圖2）主要是由抽提塔T1、抽出液溶劑回收塔T2、原料加熱罐H1、糠醛加熱罐H2、抽出液加熱罐H3、原料罐R1及糠醛罐R2構成。裝置由計算機控制，儲罐R1中的原料由計量泵B1經加熱器H1加熱進入抽提塔T1下部（稱重計量流量），儲罐R2中的糠醛由計量泵B2經加熱器H2加熱進入抽提塔T1上部（稱重計量流量），糠醛與原料在清華環填料塔內接觸，抽提后抽余液稱重并減壓蒸餾得到精制油，抽出液經加熱器H3后進入抽出液溶劑回收塔T2，回收糠醛溶劑返回儲罐R2。裝置總高度為3.6m，處理量為2～12L/h，設計理論板數為3～4塊，實際理論板數為4塊。待裝置運行平穩后每4h取樣一次進行黏度及酸值的測定，產品質量穩定后，進行物料衡算計算精制油收率。

圖1 級靜態萃取示意圖

1.3 分析測試標準

運動黏度GB/T 265；黏度指數GB/T 1995；酸值GB/T 4945。

2 結果與討論

2.1 理論板數的標定

假二段萃取實驗與工業裝置的操作條件及實驗結果[6]如表1所示。

按照工業裝置的操作條件，抽提塔精制油的黏度指數與酸值介于假二段與假三段實驗之間，而收率基本一致，可以判定裝置的理論板數在2～3塊之間。工業裝置的抽提塔為轉盤塔，其理論板數要低于填料塔。生產過程中經常出現轉盤不轉的情況，降低了傳質效果，標定的結果是符合裝置實際情況的。可見，除了操作條件之外，抽提塔理論板數偏低是HVI400SN潤滑油基礎油酸值不合格的重要原因之一。

圖2 中試裝置

表1 理論板數標定實驗操作條件與實驗結果

2.2 操作條件的優化

2.2.1 劑油比與萃取溫度對精制油質量與收率的影響

在抽提塔平均溫度下，即萃取溫度為90℃時進行單級萃取實驗，考察劑油比對精制油質量與收率的影響，實驗結果如圖3(a)所示。劑油比（體積比，下同）為3.2∶1時，萃取溫度對精制油質量與收率影響的單級萃取實驗結果如圖3(b)所示。實驗中萃取時間與沉降時間均為20min。

從圖3可以看出，隨著劑油比或萃取溫度的提高，精制油的收率與酸值下降，而黏度指數增加。這是由于提高劑油比或萃取溫度，增加了原料的精制深度，有利于酸性物質的萃取，理想組分與非理想組分的分離效果得到了提升。但精制油質量提高的同時降低了收率。

圖3 劑油比與萃取溫度對精制油質量與收率的影響

2.2.2 假二段萃取實驗

裝置的理論板數介于2～3塊之間，為了確定現有裝置生產合格潤滑油基礎油的操作條件，提高劑油比與萃取溫度進行假二段萃取實驗，實驗結果如表2所示。實驗中萃取時間與沉降時間均為20min。

表2 假二段萃取實驗的操作條件與實驗結果

HVI400SN潤滑油基礎油黏度指數要求95以上，酸值要求0.03mgKOH/g以下。實驗1與實驗2精制油的黏度指數均遠大于95，實驗1精制油的酸值接近合格，實驗2精制油的酸值合格。現有糠醛抽提塔的理論板數大于2塊，因此可以判斷抽提塔在劑油體積比為5∶1，塔頂溫度120℃，塔底溫度為60℃的條件下能夠生產質量合格的潤滑油基礎油。

2.3 抽提塔理論板數的優化

2.3.1 假三段與假四段實驗

為了確定生產合格潤滑油基礎油所需的理論板數，在現有劑油比的基礎上進行假三段與假四段萃取實驗，實驗結果如表3所示。實驗中萃取時間與沉降時間均為20min。

假三段實驗精制油酸值為0.0472mgKOH/g，不能滿足要求。假四段實驗精制油酸值為0.0264mg (KOH)/g，此外黏度指數為105，收率為75.33%，能夠達到中國石油天然氣集團公司Q/SY44—2009通用潤滑油基礎油質量標準。

表3 假三段、假四段萃取實驗的操作條件與實驗結果

2.3.2 中試實驗

通過計量泵調控中試裝置劑油體積比在3.17～3.36之間，平均值為3.24∶1。通過加熱量調控塔頂溫度在104～117℃之間，平均值為109.9℃；塔底溫度在63～72℃之間，平均值為68.1℃。實驗結果如圖4(a)所示。由圖4(a)可以看出中試實驗結果略好于假四段萃取實驗，精制油酸值為0.0173mgKOH/g，黏度指數為106，收率為76.15%。可見現有抽提塔改造成4塊理論板能滿足基礎油的質量要求。

中試實驗中精制油的黏度指數嚴重富裕，為降低裝置的生產成本，進一步優化了中試實驗的操作條件。實驗劑油體積比在2.71～2.89之間，平均值為2.81∶1。塔頂溫度在111～123℃之間，平均值為117℃；塔底溫度在62～76℃之間，平均值為68℃。實驗結果如圖4(b)所示。由圖4(b)可以看出精制油酸值為0.0246mgKOH/g，黏度指數為105，收率為78.01%。符合潤滑油基礎油的質量要求。

對比圖4(a)與(b)可以看出，劑油體積比下降0.43個單位，精制油收率上升1.86個單位，黏度指數下降1個單位，酸值基本不變，均小于0.03mgKOH/g。說明優化后的操作條件在保證HVI400SN潤滑油基礎油酸值合格的前提下，可以有效避免精制程度過深，降低裝置的生產成本。

圖4 中試實驗精制油質量與收率

3 結 論

（1）抽提塔理論板數偏低是大連石化公司潤滑油基礎油酸值不合格重要原因之一。

（2）在現有裝置基礎上，提高劑油體積比至5∶1，塔頂溫度120℃，塔底溫度60℃，可生產合格的潤滑油基礎油。

（3）在現有操作條件基礎上，增加理論板數至4塊，可生產合格的潤滑油基礎油。

（4）抽提塔的理論板數改造為4塊后，降低劑油體積比至2.81∶1，塔頂溫度117℃，塔底溫度為68℃，可生產合格的潤滑油基礎油。

（5）由于裝置的加熱爐熱負荷及溶劑回收系統的限制，通過提高劑油比改善精制油質量的方法難度較大。最適合的解決方案是對糠醛精制裝置的抽提塔進行改造，改造后的抽提塔理論板數不少于4塊，改造后的抽提塔可在劑油體積比為2.81∶1的條件下操作。

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Solution to high acid value lubricating base oil of Dalian Petrochemical Company

LONG Wenyu1，LI Xiaoou1，LI Dongsheng1，LIU Baozhu2，SHI Yan3
（1School of Petrochemical Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun 113001，Liaoning，China；2PetroChina Dalian PetroChemical Company，Dalian 116024，Liaoning，China；3PetroChina Fushun Petrochemical Company，Fushun 113001，Liaoning，China）

Furfural refining towards the third vacuum dewaxed distillate refined from the mixed oil of Daqing and Nile was investigated. Calibration of theoretical plates number in the extraction column，multi-stage static extraction and pilot plant experiment were carried out. The results show that theoretical plates number in the column is 2 to 3. Under simulate-two-stage extractions，acid value of refined oil is below 0.03mgKOH/g when the value of volume ratio of solvent to oil (S/O) is 6. The acid value of refined oil meets the standard under simulate-four-stage extractions when the S/O is 3.2. The yields of refined oil are 64.53% and 75.33% respectively. Besides，acid value of the refined oil is 0.0246mgKOH/g in the pilot plant with four theoretical plates when the S/O is 2.81，and the yield of refined oil is 78.01%. The lubricating base oil meets the quality specification of HVI400SN.

solvent extraction；petroleum；column；lubricating base oil；acid value

TE 624.512

A

1000-6613（2014）08-2219-05

10.3969/j.issn.1000-6613.2014.08.048

2013-12-20；修改稿日期：2014-01-26。

中國石油天然氣股份有限公司項目（2011010136）。

及聯系人：龍文宇（1978—），男，碩士。E-mail lwyfushun@ sina.com。