潤滑油加氫裝置汽提塔模擬優化

于姣洋 王洋 王昊

摘 ?????要：潤滑油與人們的生產生活息息相關，它廣泛應用于合成橡膠、電力、金屬加工、油墨生產、制冷劑和黏合劑等行業。文章應用HYSYS軟件，利用Absorber模塊，對汽提塔以及汽提塔的控制變量、操作變量進行了分析，確定了汽提塔的設計操作條件，實現了汽提塔底油H2S含量滿足二段貴金屬催化劑的要求。

關 ?鍵 ?詞：潤滑油加氫;HYSYS;汽提塔;優化

中圖分類號：TE 624 ??????文獻標識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）02-0330-04

Abstract： Lubricating oil is closely related to people's production and life. It is widely used in synthetic rubber， electric power， metal processing， ink production， refrigerants and binders and other industries. In this paper， HYSYS with absorber module was used to study the stripper as well as the control and operation variables of stripper， in order to confirm the operation condition of the stripper， and meet the requirement of the second stage precious metal catalyst for the H2S content of the stripper bottom.

Key words： Lube hydrotreating; HYSYS; Stripper; Optimization

環烷基原油具有組分收率低、芳烴含量、傾點高、酸值高、粘溫性差等特點。國內環烷基原油的渣油多用于生產高質量的瀝青產品，其潤滑油餾分可以生產變壓器油、冷凍機油和橡膠填充油等產品。根據環烷基原油其組分特性，采用傳統加工工藝難以生產出高品質的潤滑油產品，而采用加氫工藝可以有效的脫除環烷基原油中的芳烴等非理想組分并降低凝點、最大程度的保證其粘溫性，是生產高品質潤滑油產品的最佳方法[1-3]。

加工環烷基潤滑油工藝主要為“加氫處理-脫蠟降凝-補充精制”兩段加氫工藝，加氫處理作用脫除原料中的S、N、O，飽和烯烴、芳烴;降凝部分作用是高凝點正構烷烴在分子篩催化劑的作用下，發生異構化作用，生成低凝點的支鏈烷烴;補充精制作用進一步飽和烯烴、芳烴，保證產品的氧化安定性。加氫油安定性差的主要影響因素包括：氮化物、重芳烴、極性化合物以及部分飽和多環芳烴。目前多數人認為多環芳烴是造成潤滑油油品光穩定性變差的主要因素[4-8]。從加氫裂化反應歷程可知，部分飽和多環芳烴是稠環芳烴加氫裂化的產物。既使極少量的多環芳烴在光作用下，由于其自身不穩定性，可以使潤滑油油品發生色變[4-8]。只有將脫蠟基礎油中部分飽和的多環芳烴全部飽和，才能從根本上解決加氫基礎油的光穩定性問題。

由于元素周期表中的第VIII族金屬具有特殊的電子結構和催化性質，對芳烴特別是多環和稠環芳烴具有較強的加氫飽和能力，因此采用貴金屬鉑和鈀作為芳烴加氫飽和催化劑的活性金屬組分[9]。貴金屬催化劑具有加氫活性高、活性穩定性好、可再生使用等特點，其廢催化劑還可以回收貴金屬重復使用[10，11]。利用貴金屬催化劑在高壓下較強的深度芳烴飽和能力，實現高效穩定生產低溫性能、粘溫性能和光、熱安定性能均優異的潤滑油基礎油的目的。

但是貴金屬催化劑對S、N含量要求極其嚴格，H2S很容易與催化劑中的主要活性組分Pt、Pd結合，使催化劑的活性中心中毒，必須限定二段進料中H2S含量。

汽提塔的作用通過汽提氣降低油氣分壓來脫除汽提塔底油中的H2S含量，是裝置中的關鍵設備之一，對二段反應部分的穩定操作起到至關重要作用。本文主要應用HYSYS軟件對潤滑油加氫工藝中的汽提塔做模擬及優化，以確定最優的設計操作條件。

1 ?汽提塔的模擬

1.1 ?汽提塔模型的建立

汽提塔的原料為潤滑油經過加氫處理后的反應產物，反應產物為脫除非理想組分的潤滑油餾分油以及少量輕烴、硫化氫、氨、未反應的氫氣。汽提塔的原料性質詳見表1[12]。

汽提塔的設計采用Absorber模塊，根據經驗設有12層塔板。全塔模擬采用PR狀態方程，該方程用于VLE兩相平衡、焓、熵計算，用于氣體密度計算，具有在較寬的溫度、壓力條件下準確的預測各種體系的特點[13]。汽提塔不設冷凝器、重沸器、回流罐。反應產物經過原料-產品換熱器換熱后從頂部注入到汽提塔，塔底通入汽提氣。經過汽提后的汽提塔底油進入到二段反應部分。主要為氫氣、輕烴、H2S、NH3、油氣的汽提塔頂氣從塔頂排出。汽提塔模型見圖1。

1.2 ?汽提塔的設計控制方案

汽提塔的主要作用為通過汽提氣的汽提作用降低油氣分壓從而脫除塔底油中的輕烴、氫氣、硫化氫、氨，汽提塔頂氣主要為輕烴、氫氣、硫化氫、氨。汽提塔的工藝目標控制汽提塔底油中硫化氫含量滿足貴金屬催化劑對雜質含量的要求[12，14]。維持塔壓一定的情況下，通過調整汽提塔進料入口溫度及汽提氣的注入量，達到汽提塔底油硫化氫含量滿足貴金屬催化劑對雜質含量的要求。對汽提塔的模擬，控制變量分別為汽提塔進料入口的溫度以及汽提氣的注入量[12]。因此，要求選擇控制汽提塔進料入口溫度為280 ℃;控制汽提氣的注入量為18 000 Nm3/h。