新疆春風稠油減壓渣油生產150BS光亮油工藝研究

蔡烈奎，劉劍峰，張健，徐巖峰，齊春明

(1.中海油煉油化工科學研究院, 山東 青島 266500； 2.中國石油大連石化分公司，遼寧 大連 116032；3.新疆佳宇恒能源科技有限公司，新疆 克拉瑪依 834032)

0 引言

150BS 光亮油是一種重要的高黏度潤滑油基礎油，廣泛應用于船舶發動機油、單級和高檔的多級發動機油、內燃機車機油、重負荷齒輪油和各種潤滑脂等產品的生產[1-2]。近年來隨著充油橡膠和光纜等產品在國內興起，150BS 光亮油市場需求也越來越大[3]。BS光亮油的生產對原料油的要求較特殊，技術難度較大、成本較高，國內僅有克拉瑪依石化公司、荊門石化、濟南石化等幾家煉廠能夠生產[4-8]。

90年代前國內150BS光亮油一般由減壓渣油經過丙烷脫瀝青、溶劑精制、溶劑脫蠟及白土補充精制才能得到，其加工流程長,原料黏度大過濾極為困難。隨著煉油技術的發展,目前可以采用先進的加氫處理、異構脫蠟或催化脫蠟及加氫補充精制工藝來生產,其生產現狀得到了一定程度的改善,但因原料的稀缺和產品要求高，其生產難度仍然較高[2]。

克拉瑪依石化公司是我國最大的150BS生產基地，第一套30萬t/a潤滑油高壓加氫裝置于2000年11月建成投產，采用北京石科院專利技術，由加氫處理、臨氫降凝、加氫補充精制三段工藝組成，加工克拉瑪依油田的稠油潤滑油料，其中采用切換原料的方式生產150BS光亮油[9]。2007年年底克拉瑪依石化公司投產了第二套30萬t/a潤滑油高壓加氫裝置，該裝置采用了殼牌公司以異構脫蠟催化劑為核心的全氫型潤滑油加氫技術，專門生產150BS光亮油和大黏度基礎油[10-12]。

本文以新疆春風油田稠油減壓渣油為原料，采用全氫型高壓加氫工藝進行150BS的生產工藝研究。

1 實驗室研究

1.1原料性質

新疆佳宇恒能源科技有限公司常減壓以新疆春風油田原油為原料，其減壓渣油組分占原油總收率約50%，其減壓渣油性質見表1。

表1 減壓渣油性質

由原料性質可知，此渣油蠟含量較低，殘炭適中，金屬含量高，特別是鈣含量非常高，密度小于1 g/cm3，是非常典型的環烷基原油的減壓渣油。在丙烷脫瀝青工藝中需要注意對輕脫油金屬含量的控制。

1.2丙烷脫瀝青試驗

根據經驗選定丙烷脫瀝青工藝條件，得到合適性質的輕脫油樣品并制備大樣。丙烷脫瀝青試驗工藝條件及輕脫油性質見表2。

表2 丙烷脫瀝青試驗工藝條件及輕脫油性質

表2(續)

結果討論：

(1)通過兩次重復的丙烷脫瀝青工藝試驗，得到的輕脫油大樣與條件試驗性質基本接近，說明裝置操作穩定，中試試驗重復性好，輕脫油收率占減壓渣油的31.5%左右。

(2)得到的輕脫油100 ℃運動黏度在100 mm2/s，黏度非常大，因40 ℃黏度多次檢測數據重復性較差，其黏度指數未知；Cp值在65%左右，飽和烴含量高；硫、氮含量較低；殘炭低于1%，總金屬含量低于2 mg/kg，可以滿足加氫裝置的進料要求。

1.3輕脫油加氫處理試驗

以上述輕脫油放大樣為原料，進行加氫處理試驗，加氫處理選用市售催化劑，加氫處理后為滿足光亮油黏度要求切割到480 ℃，具體工藝條件及加氫處理生成油性質分析見表3，≥480 ℃餾分收率及性質見表4。

表3 加氫處理工藝條件及生成油性質

表3(續)

注：*實驗室中試裝置因分離問題硫含量偏高，此處主要參考氮含量數據，工業潤滑油加氫裝置氮含量的數據要略高于硫含量。

表4 ≥480℃餾分收率及性質

結果討論：

(1)從加氫處理生成油性質來看，3個反應條件的加氫處理生成油氮含量基本滿足異構脫蠟催化劑的進料要求；經加氫反應后，油品黏度大幅度下降，預計加氫轉化率應超過50%，說明此原料對加氫的反應較為敏感，其合適的反應溫度范圍較小。

(2)從加氫處理生成油碳型分布來看，與原料相比，其碳型分布中CP值接近，CA值低，CN較高，說明原料中的芳烴在加氫處理過程中幾乎全部轉化成了環烷烴。

(3)在選定的加氫處理反應溫度范圍，每提高1 ℃的反應溫度，目的產品黏度指數平均提高1.8個單位；每提高1 ℃的反應溫度，轉化率約提高(小于480 ℃餾分收率)1.85%；總體來講，每提高黏度指數1個單位，目的產品收率約損失1%。

(4)從擬定的3個反應條件來看，≥480 ℃餾分都達到了150BS光亮油的黏度指數要求，在反應溫度382 ℃時≥480 ℃餾分其黏度以及傾點滿足了150BS光亮油的指標要求。

(5)3個反應條件得到的目的產品傾點都較低，說明目的產品中直鏈烷烴數量較少，分子結構中有大量的環結構和支鏈。

1.4異構脫蠟和加氫后精制試驗

因加氫處理后≥480 ℃餾分達到150BS光亮油黏度指標要求時其傾點已滿足不高于-9 ℃的指標要求，選用貴金屬異構脫蠟催化劑主要考慮提高產品顏色、改善氧化安定性并進一步降低各副產品的傾點。以加氫處理382 ℃(條件1)和387 ℃(條件3)兩個反應溫度放大樣進行加氫異構脫蠟試驗。條件1異構脫蠟、后精制采用的操作條件為：反應壓力15 MPa，氫油體積比800∶1，異構脫蠟反應溫度300 ℃，異構脫蠟體積空速1.0 h-1，后精制反應溫度260 ℃，后精制體積空速1.6 h-1，中試裝置總液收99.5%；條件3異構脫蠟、后精制采用的操作條件為：反應壓力15 MPa，氫油體積比800∶1，異構脫蠟反應溫度320 ℃，異構脫蠟體積空速1.0 h-1，后精制反應溫度260 ℃，后精制體積空速1.6 h-1，中試裝置總液收97.2%。條件1、條件3油樣經異構脫蠟、后精制后各餾分段收率及性質見表5、表6。

表5 條件1油樣經異構脫蠟、后精制后各餾分段收率及性質

表5(續)

結果討論：

(1)相比條件1，異構脫蠟后≥480 ℃餾分的黏度指數下降1個單位，傾點下降，收率基本不變，異構脫蠟工藝條件比較合適；

(2)從各餾分段碳型分析數據和賽博特顏色來看，經貴金屬加氫后，各段油品芳烴含量下降，顏色改善，因高溫蒸餾原因，≥480 ℃餾分賽博特顏色未能大于+30；

(3)因360～480 ℃間的各餾分段油品較少，光熱安定性的分析項目沒有檢測，根據類似裝置經驗，可以滿足橡膠增塑劑環烷基礦物油技術要求中對產品光熱安定性的要求。

表6 條件3油樣經異構脫蠟、后精制后各餾分段收率及性質

結果討論：

(1)相比表4中條件3中≥480 ℃餾分的數據，異構脫蠟后≥480 ℃餾分的100 ℃運動黏度下降了2 mm2/s，黏度指數提高了2個單位，收率下降了9%，傾點降低到-27 ℃，說明對此油品而言320 ℃的異構脫蠟反應溫度偏高，脫蠟過程中存在一定的加氫裂化反應；相比條件1，其中試裝置總液收下降了2.3%也表明異構脫蠟反應溫度偏高；

(2)從異構脫蠟各產品傾點數據來看，催化劑對油品的降凝效果明顯，≥480 ℃餾分的傾點由-3 ℃降低到-27 ℃，輕、中質潤滑油餾分傾點都低于-30 ℃；

(3)從各餾分段碳型分析數據來看，經貴金屬加氫后，各段餾分芳烴含量下降，顏色改善，因高溫蒸餾原因，≥480 ℃餾分賽色未能大于+30；

(4)360～480 ℃的餾分因黏度指數較高，CN值較低，不適合生產橡膠增塑劑環烷基礦物油產品(CN值要求不小于40%)，可以考慮作為PS白油產品的原料或生產SEBS橡膠填充油。

2 結論和建議

(1)新疆春風稠油減壓渣油經過丙烷脫瀝青工藝可以生產31.5%左右的輕脫油，其質量滿足加氫裝置進料要求，丙烷脫瀝青工藝對脫除減壓渣油中的金屬作用明顯；

(2)新疆春風稠油減壓渣油輕脫油經三段高壓加氫可以生產出合格的150BS，其150BS最大收率相對輕脫油約40%左右(相對減壓渣油12.5%)，同時還可副產變壓器油、橡膠增塑劑環烷基礦物油等潤滑油基礎油，總的潤滑油收率在79.3%；

(3)新疆春風稠油減壓渣油輕脫油經三段高壓加氫生產150BS光亮油，其最佳反應溫度為加氫處理382 ℃，異構脫蠟300 ℃，補充后精制240 ℃，加氫處理體積空速建議0.4 h-1及以下，異構脫蠟建議體積空速1.0 h-1及以上，后精制空速1.6 h-1左右即可。因加氫處理后油品的傾點較低，可以在降凝催化劑、后精制催化劑的體積空速調整上再做進一步研究，在滿足產品質量要求的前提下盡量降低催化劑總的購置成本；

(4)因加氫處理后的組分傾點較低，建議降凝工藝可以考慮臨氫降凝，增加一段貴金屬精制工藝以提高橡膠增塑劑環烷基礦物油(占輕脫油的26.4%)的光、熱安定性即可，可以大幅度降低裝置投資。

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