加氫生產高檔潤滑油基礎油和白油技術

姚春雷　李鐵　郭新　孫福凱　全輝

摘要：隨著環保法規及食品衛生要求的日益苛刻，潤滑油、白油等與人類生產生活密切相關的石油產品清潔化勢在必行，并向高端、特種、專用方向發展。撫順石油化工研究院采用綠色環保的臨氫催化過程和技術，開發了潤滑油基礎油和白油生產技術，并實現工業應用，為石油資源高效利用、特種油品質量升級及相關行業技術水平提升打下基礎。

關鍵詞：加氫；潤滑油基礎油；白油

中圖分類號：TE624.43 文獻標識碼：A

0 引言

特種油品清潔化的核心是降低硫、氮、芳烴等雜質含量，尤其是脫除強致癌的稠環芳烴等組分，而采用加氫技術將上述雜質降低至安全允許值至為關鍵。加氫脫雜質具有生產過程清潔環保、主產品收率高、質量好等優勢。進入21世紀，撫順石油化工研究院（FRIPP，下同）依托臨氫技術研發優勢，利用石化行業副產和資源優勢，開發出高端特種新產品生產技術，廣泛應用于優質潤滑油基礎油、食品級白油等新產品生產領域，并成功工業應用，性能達到國際先進水平。

1 全氫法生產優質潤滑油基礎油技術

加氫法生產潤滑油工藝不僅能拓寬基礎油原料的來源，而且生產的加氫基礎油具有低硫、低氮、低芳烴含量、優良的熱安定性和氧化安定性、較低的揮發度、優異的黏溫性能和良好的添加劑感受性等優點，可以滿足現代高檔潤滑油對APIⅡ類和Ⅲ類基礎油的要求。

2004年FRIPP研發成功屬國內首創的、具有自主知識產權、達到世界先進水平的全氫法生產潤滑油基礎油及優質白油技術及配套催化劑，并成功工業應用，性能達到國際先進水平。該技術具有原料適應性強、工藝流程靈活的特點。利用金陵石化一套低壓柴油精制裝置，開發出低壓異構一連續白土補充精制工藝，2005年1月首次工業應用，2008年又在齊魯石化臨氫降凝裝置成功應用。開發的高目的產品收率和低黏度指數損失的第二代異構脫蠟催化劑已于2012年工業應用。

1.1 加氫生產APIⅡ類、Ⅲ類潤滑油基礎油技術

加氫生產APIⅡ類、Ⅲ類潤滑油基礎油技術主要包括以VGO或DAO等含蠟油為原料的加氫處理-異構脫蠟-補充精制的高壓兩段加氫工藝和以加氫裂化尾油為原料的異構脫蠟-補充精制的高壓一段串聯加氫工藝。

加氫處理-異構脫蠟-補充精制的高壓兩段加氫工藝針對于高硫、高氮和高蠟含量的VGO或DAO，采用加氫精制和加氫改質組合級配加氫處理技術，改善異構脫蠟原料的分子結構，提高脫蠟進料的黏度指數，并減少目的產品收率的損失。加氫處理產物通過異構脫蠟和補充精制工藝降低凝點和改善顏色及安定性，生產Ⅱ類、Ⅲ類潤滑油基礎油。

加氫裂化尾油異構脫蠟一補充精制的高壓一段串聯加氫工藝，可以根據所用加氫裂化催化劑的特點和市場需求，分為FHC-FWSI生產Ⅲ類基礎油和FDC-FWSI組合生產Ⅱ類潤滑油基礎油兩種技術，這兩種技術均可以與加氫裂化裝置有機結合，構成具有“四省一降”（省地、省設備、省投資、省人員、降能耗）特點的加氫裂化一異構脫蠟組合工藝技術。

FHC-WSI組合技術選用具有多環芳烴開環性能強和裂解性能適宜的加氫裂化催化劑，通過優化原料的組成，調控加氫裂化操作條件等方案，制備出高黏度指數的異構脫蠟原料。將脫蠟原料切割成窄餾分，各窄餾分分別進入異構脫蠟裝置進行加工，可以生產滿足Ⅲ類基礎油要求的產品。

FDC-FWSI雙重異構化技術，有效地集成了FDC加氫異構裂化工藝技術和FWSI異構脫蠟一加氫補充精制生產潤滑油基礎油技術。FDC技術以小晶粒改性B沸石分子篩和納米無定形硅鋁為關鍵組分制備的高異構性能加氫裂化系列催化劑，可以直接生產出低溫流動性能好的3#噴氣燃料、清潔柴油和加氫裂化尾油等產品。FDC加氫裂化尾油采用FWSI技術，潤滑油基礎油收率大幅度提高，可生產出低溫性能、黏溫性能及光、熱安定性能均優異的高檔潤滑油基礎油等產品，兩種技術比較列入表1。

1.2 F-T合成油異構脫蠟生產APIⅢ類潤滑油基礎油技術

F-T合成產品具有基本上無硫、氮、芳烴以及正構烷烴含量高等分子結構組成上的優勢，是生產高黏度指數APIⅢ類潤滑油基礎油的很好原料，F—T基礎油產品性能幾乎可以和PAO相媲美。FRIPP以F-T合成油為原料，采用異構脫蠟-補充精制工藝生產APIⅢ類潤滑油基礎油的典型工藝條件及產品性質見表2和表3。

1.3 加氫生產高檔潤滑油基礎油技術工業應用

為了充分利用現有的柴油質量升級閑置裝置和加氫裂化尾油資源，開發了低壓異構和白土連續精制組合工藝，先后在兩套裝置工業應用，通過裝置利舊和原料資源的重組，取得了較好的效果。

采用FRIPP異構脫蠟催化劑技術的低壓異構脫蠟裝置是利用A公司3.0 MPa低壓加氫精制裝置的2臺反應器、分餾塔、部分機泵系統，通過對反應器和常、減壓分餾塔的改造，并新建連續白土補充精制系統和循環氫脫硫化氫系統。該裝置于2004年12月開工，生產出低傾點、高黏度指數的潤滑油基礎油和白油料等特種油品，2005年4月裝置進行了標定，標定期間產品性質列入表4。潤滑油基礎油收率為79.46%，目的產品的黏度指數、傾點、氧化安定性（旋轉氧彈法）、色度（D1500）均符合HVIW75潤滑油基礎油的標準，黏度指數達到了Ⅲ類基礎油標準。截止到2014年，裝置已經穩定運轉超過8年，顯示了異構脫蠟催化劑優異的活性穩定性。

B公司20萬t/a臨氫降凝裝置設計壓力為4.0MPa。2008年4月經過適應性改造，更換為FRIPP研發的異構脫蠟催化劑并于4月27日成功投產，2008年12月3日進行了標定，標定期間的基礎油產品性質列入表5。過程液體收率為95.28%，基礎油目的產品收率為80.63%。HVI 60的傾點-45℃、氧化安定性（旋轉氧彈法）為223 min，色度（D1500）小于0.5號，是較好的變壓器油料，HVI 150，HVI250及HVI 300達到相應潤滑油基礎油的標準，黏度指數滿足Ⅱ類和Ⅲ類基礎油要求。

2011年2月FDC-FWSI組合技術在一套23萬t/a工業裝置成功工業應用，該裝置以FDC加氫裂化尾油為原料，采用FIW系列異構降凝催化劑深度降低凝點，FHDA系列補充精制催化劑降低原料芳烴，改善顏色和穩定性。截止到目前，裝置運轉穩定，產品質量達到設計要求。裝置標定產品性質列入表6，液體收率達到98.87%，基礎油收率達到96.21%，采用FDC-WSI組合技術可以降低異構脫蠟催化劑的反應負荷，提高了目的產品收率，產品質量達到了APIⅡ類基礎油標準。

2013年10月第二代異構脫蠟催化劑在一套40萬t/a異構脫蠟裝置工業應用，采用異構脫蠟-補充精制一段串聯工藝，加氫裂化尾油原料采用混合進料方式，產品性質列入表7，液體收率97%，基礎油收率79%，在原料的黏度指數為127的情況下，8#和12#基礎油黏度指數大于110，黏度指數損失較低，產品質量達到了Ⅱ⁺類基礎油要求。由于沒有采用分段進料，4#基礎油的傾點達到-30℃，相應的黏度指數損失較大。

2 加氫生產食品級白油技術

FRIPP上世紀80年代開始加氫法生產白油工藝及催化劑的研發工作，異構脫蠟技術的成功工業應用，通過不同工藝的有效組合，使加氫法生產白油原料更加廣泛、工藝流程更加靈活，為全氫法生產白油技術提供更加廣闊的應用前景。

高壓一段加氫生產食品級白油技術采用FHDA系列貴金屬催化劑，以異構脫蠟基礎油、加氫裂化尾油非臨氫降凝生產潤滑油餾分和低壓異構基礎油為原料，生產食品級白油。

高壓一段串聯生產食品級白油技術以加氫裂化尾油為原料，經異構脫蠟工藝降低原料傾點，再經過補充精制工藝深度脫芳烴，改善產品顏色和安定性，通過蒸餾得到各種牌號食品級白油產品。

以VGO為原料生產高黏度食品級白油技術采用高壓兩段加氫工藝，一段為高壓加氫處理，脫除原料油中硫、氮等雜質以滿足二段催化劑的需要。二段為異構脫蠟一補充精制，含蠟餾分油經異構過程降低傾點，再通過補充精制過程深度脫芳，改善產品顏色，生成油經蒸餾得到不同規格的白油產品，具體情況見表8，高黏度食品級白油可做優質的PS白油及聚丙烯填充油。

3 清潔環烷基特種油品生產技術

為充分利用環烷基油資源，創造更大的經濟效益和社會效益，滿足市場和環保的雙重需求，FRIPP開發了高凝點、高硫、高氮和高芳烴的環烷基稠油組合加氫生產環烷基特種產品技術，該技術將加氫處理、臨氫降凝和補充精制三種工藝組合在一起，通過催化劑級配組合、優化和適宜的工藝條件，保證裝置實現長周期運轉。環烷基餾分油經加氫處理深度脫硫、脫氮，及部分芳烴加氫飽和后的生成油，無需分離出氨氣，直接進入臨氫降凝反應器進行降凝反應，然后補充精制獲得高質量產品。

環烷基餾分油組合加氫生產特種油品技術于2009年10月在一套20萬t/a裝置工業應用，以進口高硫和高凝點環烷基餾分油為原料，生產出低凝環烷基特種產品。該過程的產品可以通過貴金屬催化劑加氫精制，降低芳烴含量，提高產品光安定性和熱安定性，具體性質列入表9，產品質量可達到食品級白油要求。

4 結束語

以異構脫蠟催化劑為核心的加氫生產高檔潤滑油基礎油成套技術，可生產滿足APIⅡ類和Ⅲ類要求的潤滑油基礎油以及優質白油產品。

隨著我國經濟的持續快速增長和人民生活水平的提高，清潔煉油新產品需求強勁，并向高端、特種、專用方向發展，有必要充分利用石化企業副產資源優勢，開發系列高附加值、大批量優質精細石化產品生產技術，以高效合理利用寶貴資源，增加企業經濟及社會效益。