潤(rùn)滑油高壓加氫再生催化劑的再利用研究

熊春珠，黃新平，何 萍，王雪梅

(中國(guó)石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834000)

潤(rùn)滑油高壓加氫再生催化劑的再利用研究

熊春珠，黃新平，何 萍，王雪梅

(中國(guó)石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834000)

潤(rùn)滑油高壓加氫裝置處理段催化劑經(jīng)再生后，與新鮮催化劑相比活性下降，為充分利用該催化劑，在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了中低壓下替換工業(yè)潤(rùn)滑油中壓加氫處理和加氫脫酸催化劑的評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，高壓加氫裝置處理段催化劑可滿足中壓加氫處理和加氫脫酸工藝的要求，提高了再生催化劑的利用率，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，可為其它煉油企業(yè)提供參考。

潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油 高壓加氫 催化劑 再生 加氫脫酸

中國(guó)石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱克拉瑪依石化)高壓加氫裝置處理段催化劑經(jīng)器外再生投入使用后活性下降，對(duì)潤(rùn)滑油生產(chǎn)造成了較大影響。雖然通過(guò)優(yōu)化原料等方法可盡量延長(zhǎng)催化劑的使用壽命，但再生劑的使用周期縮短已不可改變。在這種情況下，著手實(shí)施高壓加氫裝置處理段催化劑的替代方案，這將造成處理段再生催化劑的閑置。為使處理段再生催化劑得到充分合理的再利用[1-4]，本課題在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了器外再生催化劑的再利用可行性研究。

1 研究方案

1.1 再生催化劑物化性質(zhì)分析

高壓加氫處理段催化劑經(jīng)過(guò)再生后，各物性指標(biāo)恢復(fù)良好，達(dá)到了再生催化劑標(biāo)準(zhǔn)要求，新鮮催化劑和再生前后催化劑的物化性質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 催化劑物化性質(zhì)

1.2 替代現(xiàn)有中壓加氫處理催化劑方案

克拉瑪依石化中壓加氫處理裝置催化劑已使用近6年，活性表現(xiàn)出較明顯的下降趨勢(shì)，如不及時(shí)更換，將難以滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)會(huì)造成較大的影響。為此，進(jìn)行將高壓加氫裝置處理段再生催化劑用于中壓加氫處理裝置的可行性研究。在實(shí)驗(yàn)室中以稠油減二線、稠油減二線脫酸油為原料，采用高壓加氫裝置處理段再生劑進(jìn)行加氫處理試驗(yàn)，以便綜合考察該催化劑重復(fù)利用的可行性。中壓加氫處理工藝條件以工業(yè)裝置的操作條件為基準(zhǔn)，通過(guò)可變化的反應(yīng)溫度來(lái)評(píng)價(jià)該催化劑再利用的可行性。

1.3 替代現(xiàn)有加氫脫酸催化劑方案

工業(yè)裝置潤(rùn)滑油加氫脫酸催化劑也同樣使用多年，壽命進(jìn)入末期，存在催化劑更換的要求，因此考察將高壓加氫裝置處理段再生催化劑應(yīng)用于加氫脫酸過(guò)程的可行性。實(shí)驗(yàn)室以稠油減二線油、減三線油、輕脫瀝青油為原料，采用高壓加氫處理段再生催化劑進(jìn)行工藝條件考察。并將實(shí)驗(yàn)室得到的油品質(zhì)量與加氫脫酸裝置的工業(yè)控制指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，以便綜合考察該催化劑在加氫脫酸裝置上重復(fù)利用的可行性。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 加氫實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)室固定床加氫裝置反應(yīng)器體積為200 mL，能夠自動(dòng)控制反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫度、進(jìn)油量和進(jìn)氫量，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行程序升溫和降溫。具體裝置流程示意見(jiàn)圖1。

圖1 試驗(yàn)裝置流程示意1—一級(jí)反應(yīng)器； 2—二級(jí)反應(yīng)器； 3—定壓閥； 4—?dú)怏w質(zhì)量流量計(jì)；5—原料罐； 6—原料泵； 7—振動(dòng)式液位計(jì)； 8—高壓分離罐； 9—脫油罐；10—尾氣減壓閥； 11—尾氣表； 12—產(chǎn)品罐

2.2 原料油性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)原料稠油減二線油、減三線油、輕脫瀝青油分別取自常減壓蒸餾裝置和丙烷脫瀝青裝置，稠油減二線脫酸油取自加氫脫酸裝置，具體性質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 原料油性質(zhì)

3 結(jié)果與討論

3.1 中壓加氫條件考察

以稠油減二線油、減二線脫酸油為原料，進(jìn)行加氫工藝條件考察，結(jié)果見(jiàn)表3和表4。由表3可見(jiàn)：以稠油減二線油為原料時(shí)，在壓力、空速、氫油比固定的條件下，隨反應(yīng)溫度的升高，重質(zhì)潤(rùn)滑油(大于360 ℃餾分)收率呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明在苛刻的反應(yīng)條件下，再生劑表現(xiàn)出了較強(qiáng)的裂化性能，在目前中壓加氫工業(yè)裝置反應(yīng)溫度下，再生劑的裂解性能明顯優(yōu)于工業(yè)在用催化劑；再生劑表現(xiàn)出較好的精制效果，脫硫、脫氮性能較強(qiáng)；重質(zhì)潤(rùn)滑油的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)可降至50 μgg以下，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至20 μgg以下，酸值在0.02 mgKOHg以下。

由表4可見(jiàn)：以稠油減二線脫酸油為原料，在壓力、空速、氫油比固定的條件下，隨反應(yīng)溫度升高，重質(zhì)潤(rùn)滑油收率呈下降趨勢(shì)，與以稠油減二線油為原料時(shí)相比，重質(zhì)潤(rùn)滑油的收率降低了3%～10%。這說(shuō)明以減二線脫酸油為原料時(shí)，可以降低反應(yīng)苛刻度，提高目的產(chǎn)品收率；再生劑表現(xiàn)出較好的精制效果，采用減二線脫酸油為原料時(shí)，反應(yīng)溫度可降低約5 ℃。

表3 稠油減二線油中壓加氫處理工藝條件及結(jié)果

通過(guò)以上稠油減二線油、減二線脫酸油中壓加氫對(duì)比試驗(yàn)可以看出，以再生劑替換目前工業(yè)中壓加氫處理催化劑的方案可行。

3.2 加氫脫酸工藝條件考察

3.2.1 稠油減二線油加氫脫酸 表5為稠油減二線油加氫脫酸質(zhì)量控制指標(biāo)，表6為稠油減二線油加氫脫酸工藝條件考察結(jié)果。由表6可見(jiàn)：隨反應(yīng)溫度的升高，油品質(zhì)量改善幅度較大，色度、酸值、硫含量、氮含量呈下降趨勢(shì)；在試驗(yàn)12條件下，生成油色度為8號(hào)，酸值為1.62 mgKOHg，閃點(diǎn)為195 ℃，為加氫處理和高壓加氫段備料時(shí)，可以在此工藝條件下操作；在試驗(yàn)13條件下，生成油色度為7號(hào)，酸值為0.42 mgKOHg，閃點(diǎn)為195 ℃，生產(chǎn)全損耗組分時(shí)可以在此工藝條件下操作。

表4 稠油減二線脫酸油中壓加氫處理工藝條件及結(jié)果

表5 稠油減二線加氫脫酸油質(zhì)量控制指標(biāo)

1) 采用加氫工藝制備的高黏度礦物基礎(chǔ)油，包括機(jī)械油、車軸油、三通閥油3種類型。

表6 稠油減二線油加氫脫酸工藝條件考察結(jié)果

3.2.2 稠油減三線油加氫脫酸 表7為稠油減三線油加氫脫酸質(zhì)量控制指標(biāo)，表8為稠油減三線油加氫脫酸工藝條件考察結(jié)果。由表7和表8可見(jiàn)：隨反應(yīng)溫度的升高，減三線脫酸油性質(zhì)變化規(guī)律與減二線脫酸油一致，色度、酸值、硫氮含量呈線性下降趨勢(shì)；在試驗(yàn)17條件下，生成油色度為10號(hào)，酸值為0.83 mgKOHg，閃點(diǎn)為219 ℃，生產(chǎn)高壓加氫備料時(shí)，可采用此工藝條件；在試驗(yàn)18條件下，生成油色度為8號(hào)，酸值為0.53 mgKOHg、閃點(diǎn)為206 ℃，生產(chǎn)全損耗組分時(shí)可采用此工藝條件。

表7 稠油減三線油加氫脫酸質(zhì)量控制指標(biāo)

表8 稠油減三線油加氫脫酸工藝條件考察結(jié)果

3.2.3 輕脫瀝青油加氫脫酸 表9為輕脫瀝青油加氫脫酸質(zhì)量控制指標(biāo)，表10為輕脫瀝青油加氫脫酸工藝條件考察結(jié)果。由表10可見(jiàn)，輕脫瀝青油在緩和加氫條件下，可以將酸值降至較低的水平。在試驗(yàn)19工藝條件下，生成油酸值為0.80 mgKOHg，閃點(diǎn)為281 ℃，可以滿足加氫脫酸裝置對(duì)油品控制指標(biāo)的要求。

表9 輕脫瀝青油加氫脫酸質(zhì)量控制指標(biāo)

表10 輕脫瀝青油加氫脫酸工藝條件考察結(jié)果

通過(guò)以上分析可知，用高壓加氫再生劑替代現(xiàn)有的加氫脫酸催化劑在技術(shù)上完全可行。不同側(cè)線在較緩和的操作條件下均可滿足裝置對(duì)油品的控制指標(biāo)要求。

4 結(jié) 論

(1) 用高壓加氫裝置處理段再生催化劑替代中壓加氫處理催化劑，在技術(shù)上可行。建議中壓加氫處理裝置更換高壓加氫裝置處理段再生劑，采用減二線脫酸油進(jìn)料，可降低反應(yīng)溫度，提高目的產(chǎn)品的收率和質(zhì)量，同時(shí)延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。

(2) 用高壓加氫裝置處理段再生催化劑替代加氫脫酸催化劑，在較緩和的工藝條件下，產(chǎn)品質(zhì)量可以滿足加氫脫酸裝置對(duì)油品的各項(xiàng)工業(yè)控制指標(biāo)要求。

[1] 劉健，邱兆富，楊驥，等.我國(guó)石油化工廢催化劑的綜合利用[J].中國(guó)資源綜合利用，2015，33(6)：38-42

[2] 劉騰，邱兆富，楊驥，等.我國(guó)廢煉油催化劑的產(chǎn)生量、危害及處理方法[J].化工環(huán)保，2015，35(2)：159-164

[3] 劉勇軍，劉晨光.煉廠加氫廢催化劑的綜合利用[J].化工進(jìn)展，2010，29(6)：1066-1070

[4] 梁海寧，劉欣梅，昌興文，等.煉油廢催化劑的處理和利用[J].煉油技術(shù)與工程，2010，40(1)：1-5

REUSE OF REGENERATED HIGH-PRESSURE HYDROTREATING CATALYSTS FOR LUBRICATING OIL PRODUCTION

Xiong Chunzhu， Huang Xinping， He Ping， Wang Xuemei

(PetrochinaKaramayPetrochemicalCo.Ltd.，Karamay，Xinjiang834000)

The hydrotreating catalyst used in lubricating oil production under high pressure was regenerated for its lower activity. The activity of the regenerated catalyst is found lower than that of the fresh one. The medium-pressure hydrotreating and hydrodeacidification performance of the regenerated catalyst were evaluated in the laboratory. The results show that the regenerated catalyst can achieve the product specifications of medium-pressure hydrotreating and hydrodeacidification processes. This recycling program improves the utilization of the regenerated catalyst and makes a better benefit for the refinery.

lube base oil； high-pressure hydrotreating； catalyst； regeneration； hydrodeacidification

2015-12-25； 修改稿收到日期： 2016-04-25。

熊春珠，碩士，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事加氫技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)工作。

黃新平，E-mail：hxpksh@petrochina.com.cn。