高壓加氫生產環烷基變壓器油的中型試驗研究

夏強斌，任建松，郭春梅，馬莉莉

(中海油氣開發利用公司，北京 100029)

高壓加氫生產環烷基變壓器油的中型試驗研究

夏強斌，任建松，郭春梅，馬莉莉

(中海油氣開發利用公司，北京 100029)

以綏中36-1常二線餾分油為原料，在中型裝置上模擬工業三段高壓加氫裝置流程進行試驗，驗證該工藝能否生產滿足GB 2536—2011中I-30 ℃(特殊級別)標準要求的變壓器油，考察不同工藝操作參數對油品性能的影響。結果表明：三段加氫裝置合適的工藝條件為反應壓力15.0 MPa，加氫處理的體積空速0.5 h-1、氫油體積比1 000∶1、溫度340～360 ℃，臨氫降凝的體積空速1.5 h-1、氫油體積比1 000∶1、溫度350～360 ℃，加氫補充精制的體積空速0.5 h-1、氫油體積比600∶1、溫度200～210 ℃；在上述條件下得到的變壓器油基礎油具有優良的低溫性能、優異的抗氧化性能，各項性能均滿足GB 2536—2011中I-30 ℃特殊級別指標要求；添加復合劑后制成的變壓器成品油的各項指標優于國內外知名品牌油品或與其相當，在低溫性能、抗氧化性能等方面具有明顯優勢。綏中36-1常二線餾分油可以通過高壓加氫生產變壓器油。

常壓餾分油 環烷基 變壓器油 加氫處理 臨氫降凝 加氫補充精制

環烷基原油的餾分油經加氫后具有低傾點、高密度、低揮發性等特點，被廣泛用于生產電氣用油、冷凍機油、橡膠填充油等工藝用油。中海油氣(泰州)石化有限公司(簡稱泰石化公司)引進SHELL公司的三段高壓加氫工藝[1]，采用非貴金屬加氫處理-非貴金屬臨氫降凝-貴金屬后精制催化劑體系，以綏中36-1減壓蠟油為原料，生產SBS填充油[2]。市場調研顯示，SBS填充油需求有下降的趨勢，而變壓器油需求較為穩健。因此，調整產品結構、增加產品種類，成為泰州石化公司的重要課題。本研究以綏中36-1常二線餾分油為原料，在中型裝置上模擬工業裝置流程進行試驗，驗證三段高壓加氫工藝能否生產滿足GB 2536—2011中I-30 ℃(特殊級別)標準要求的變壓器油，考察不同工藝操作參數對油品性能的影響，選擇合適的工藝條件，為工業生產提供指導和依據。

1 實 驗

1.1 工藝流程

本試驗所采用的中試裝置由若干反應器和汽提器、蒸餾塔組成，反應器之間既可串聯，也可并聯，各系統可單獨運行，也可聯合運行。反應器的最高操作壓力為20 MPa，溫度可控制在室溫～450 ℃范圍，進油量、氫氣量分別在40～300 mL/h、60～400 L/h范圍調節。

中試裝置完全模擬工業裝置流程，其流程示意見圖1。

圖1 中試裝置流程示意

1.2 試驗材料

1.2.1 原料油 采用中海油綏中36-1常二線餾分油為原料，其性質如表1所示。由表1可知：原料油的密度、黏度大，環烷烴含量較高，是典型的環烷基油；硫、氮含量較高，加工難度較大，需通過優化加氫處理和臨氫降凝工藝來提升產品性能。

表1 原料油的主要性質

1.2.2 催化劑 中試裝置采用與工業裝置相同的SHELL催化劑，模擬工業裝置的裝填比例，以期實現相近的空速，裝填方案如圖2所示。

圖2 催化劑的裝填方案

2 結果與討論

2.1 工藝條件考察

試樣中氫氣采用一次通過方式，在不同溫度下進行了多組試驗，加氫處理-臨氫降凝串聯工藝的操作條件及產品性質見表2，產品為汽提塔塔底采集的樣品。由表2可知：工況1、工況2 的反應條件較為緩和，目標產品收率接近95%，但傾點不能滿足GB 2536—2011標準的要求；工況3、工況4的反應條件較為苛刻，產品的傾點可滿足標準要求，但工況4的目標產品收率較低。

表2 加氫處理-臨氫降凝串聯工藝的操作條件及產品性質

1) “/”前后數據分別為加氫處理和臨氫降凝的工藝條件。

以工況3、工況4的產品(樣品3、樣品4)為原料進行加氫補充精制試驗，工藝條件及產品收率如表3所示，產品(即變壓器油基礎油)性質如表4所示。產品為從蒸餾塔塔底采集的樣品，其中工況5、工況6均以樣品3為原料，所得產品分別記為樣品5、樣品6；工況7以樣品4為原料，所得產品記為樣品7。由表4可知：3種樣品均滿足GB 2536—2011中I-30 ℃指標要求，但樣品5的部分指標較為卡邊，其工藝條件需要在實際生產中進一步驗證；樣品6和樣品7的運動黏度(-30 ℃)較小、傾點很低，具有良好的低溫性能，酸值、硫含量和稠環芳烴含量非常低，說明油品的精制深度較大，同時旋轉氧彈時間為240 min以上，說明油品的抗氧化性能十分優異。

表3 加氫補充精制工藝條件及產品收率

2.2 中試產品與國內外產品的性能對比

將制備的變壓器油基礎油樣品7 通過添加劑復配得到變壓器油成品油(暫命名HIP-30)。將其與幾種市場上暢銷的國內外知名品牌變壓器油進行對比分析，結果見表5。由表5可知：與國內樣品相比，HIP-30變壓器油具有更低的傾點和酸值，尤其是硫含量和稠環芳烴含量都很低；由于采用全氫工藝，沒有糠醛，對環境和變壓器運行更加環保和安全，尤其是經過500 h的氧化試驗后，HIP-30的酸值和沉淀量都低很多，說明HIP-30具有更為優異的抗氧化性能。與國際樣品1 相比，HIP-30變壓器油的低溫性能稍遜，但抗氧化性能明顯改善，其它電氣性能和理化性能兩者相當。與國際樣品2 相比，HIP-30變壓器油的稠環芳烴含量和抗氧化性能指標明顯改善，且國際樣品2 只能滿足GB 2536—2011標準中的通用級別變壓器油要求，達不到特殊級別變壓器油指標要求。

表4 加氫補充精制后得到的變壓器油基礎油的性質

表5 制備的變壓器油成品油與國內外同類變壓器油性能對比

3 結 論

(1) 采用SHELL三段高壓加氫工藝，以綏中36-1常二線餾分油為原料生產滿足GB 2536—2011中I-30 ℃(特殊級別)標準要求的環烷基變壓器油時，合適的反應條件為：壓力15.0 MPa，加氫處理的體積空速0.5 h-1、氫油體積比1 000∶1、溫度340～360 ℃，臨氫降凝的體積空速1.5 h-1、氫油體積比1 000∶1、溫度350～360 ℃，加氫補充精制的體積空速 0.5 h-1、氫油體積比600∶1、溫度 200～210 ℃。

(2) 制備的變壓器油基礎油具有優良的低溫性能、優異的抗氧化性能，各項性能均滿足GB 2536—2011中I-30 ℃特殊級別指標要求。

(3) 添加復合劑后制成的變壓器油成品油的各項指標優于國內外知名品牌油品或與其相當，在低溫性能、抗氧化性能等方面具有明顯優勢。綏中361常二線餾分油可以通過高壓加氫生產變壓器油。

[1] 任建松，陳淳，蔡烈奎.環烷基潤滑油基礎油生產工藝的中試研究和流程優化[J].石油煉制與化工，2014，45(3)：69-73

[2] 任建松，馬莉莉，徐萌，綏中361蠟油生產SBS填充油的催化劑配套體系研究[J].石油煉制與化工，2015，46(9)：12-15

PILOT TEST OF PRODUCING NAPHTHENIC TRANSFORMER OIL BY HIGH PRESSURE HYDROPROCESS

Xia Qiangbin，Ren Jiansong，Guo Chunmei，Ma Lili

(CNOOCOil&GasDevelopment&UtilizationCO.，Beijing100029)

Pilot tests of atmospheric cut 2 from Suizhong 36-1 crude were conducted to produce a special grade (I-30 ℃) transformer oil which meets the GB 2536—2011 specifications by a process that simulates the Shell`s three stage high pressure hydroprocessing，and to study the effect of different process parameters on the performance of the transformer oil.The results indicate that a high quality transformer oil with excellent low temperature flow property and antioxidant property can be produced at the following conditions：space velocity of 0.5 h-1，gas/oil ratio of 1 000∶1 and temperature of 340—360 ℃ for hydrotreating，space velocity of 1.5 h-1，gas/oil ratio of 1 000∶1 and temperature of 350—360 ℃ for hydrodewaxing，and space velocity of 0.5 h-1，gas/oil ratio of 600∶1 and temperature of 200—210 ℃ for hydrofinishing.With addition of an additive package，the resulting transformer oil has all properties meeting GB 2536—2011 specifications，and is superior to the domestic and foreign well-known brand product or its equivalent，especially in cold flow property and anti-oxidation ability.It is concluded that the high quality transformer oil can be made from atmospheric cut 2 of Suizhong 36-1 crude by high pressure hydrotreating process.

atmospheric distillate；naphthenic；transformer oil；hydrotreating；hydrodewaxing；hydrofinishing

2015-08-04；修改稿收到日期：2015-10-15。

夏強斌，高級工程師，主要從事大型煉化項目建設以及煉油化工企業經營管理工作。

任建松，E-mail：renjs2@cnooc.com.cn。