石蠟基減四線餾分油生產潤滑油基礎油的工藝研究

徐巖峰 王啟升 張翠偵

摘 ? ? ?要：以中海油石蠟基減四線餾分油為原料，進行潤滑油基礎油生產工藝研究。研究結果表明：以石蠟基VGO4為原料， 經加氫處理-異構脫蠟-補充精制組合工藝，得到收率為38%、黏度指數為112、傾點為-15 ℃、氧化安定性時長為398 min的HVIP 10潤滑油基礎油;以石蠟基VGO4為原料，經酮苯脫蠟-加氫處理-異構脫蠟-補充精制組合工藝生產潤滑油基礎油的條件更為苛刻，且目標產品收率較直接采用三段加氫工藝的實驗結果低11%。

關 ?鍵 ?詞：減四線餾分油;酮苯脫蠟;加氫工藝;潤滑油基礎油

中圖分類號：TE 624 ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2020）04-0595-04

Abstract： The production process of lubricating base oil was studied by using CNOOC paraffin VGO4 as raw material. The results showed that the HVIP 10 lubricating oil base oil with yield of 38%， viscosity index of 112， pour point of -15 ℃ and oxidation stability of 398 min was obtained by using paraffin-based VGO4 as raw material through the combined process of hydrogenation，isomerization dewaxing and supplementary refining. Using paraffin-based VGO4 as raw material， the conditions for producing lube base oil by the combined process of ketobenzene dewaxing-hydrotreating-isomerization dewaxing-supplementary refining are more demanding， and the yield of target product is 11% lower than that of direct three-stage hydrotreating process.

Key words： VGO4; Ketone-benzol dewaxing; Hydrogenation process; Lube base oil

潤滑油基礎油作為潤滑油的主要成分（在潤滑油中所占比例為70%～99%），其性質和組成對潤滑油的質量具有重要的影響。基礎油的理化性質決定著潤滑油的氧化安定性、化學活性和揮發性等，以上性質直接影響潤滑油使用性能。隨著制造業的發展及環保形勢的緊迫，對潤滑油的質量要求越來越高，即對潤滑油基礎油提出了新的要求，需要有較高的黏度指數、良好的低溫流動性、更高的抗氧化安定性及較低的揮發性等性能[1-3]。

目前，Ⅰ類潤滑油基礎油主要通過傳統的溶劑精制方法獲得，Ⅱ類和Ⅲ類基礎油主要是通過加氫裂化或/和蠟異構技術制備[4]。較傳統潤滑油加工工藝，以加氫處理為核心的工藝技術具有工藝靈活性大，目標產品收率高、質量好等優點[5-6]。加氫潤滑油基礎油與常規基礎油相比，具有更低硫含量和氮含量、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、良好的添加劑感受性等優點[3]。

鑒于加氫工藝的優勢，本文以中海油某煉廠生產的石蠟基減四線餾分油（石蠟基VGO4）和石蠟基VGO4經酮苯脫蠟所得的脫蠟油為原料，采用加氫處理-異構脫蠟-補充精制工藝，進行高黏度潤滑油基礎油研究，并對比不同工藝生產HVP10的差異。

1 ?實驗部分

1.1 原料和儀器設備

1.1.1 ?實驗原料

本研究以石蠟基VGO4（取自中海油某煉油廠的常減壓蒸餾裝置）和石蠟基VGO4經酮苯脫蠟工藝所得的脫蠟油（酮苯脫蠟中試裝置所得）為原料，進行潤滑油基礎油的工藝研究。兩種原料油主要性質見表1。

由表1可知，較石蠟基VGO4（1#原料油），經酮苯脫蠟工藝所得的脫蠟油（2#原料油和3#原料油）的性質變化較大，其鏈烷烴含量降低，總環烷烴和總芳烴呈上升趨勢，族組成的變化致使油品的運動黏度、密度、硫含量和氮含量變大，蠟含量和凝點降低。

1.1.2 ?儀器設備

本試驗采用的主要裝置、儀器有：400 mL固定床加氫試驗裝置（邁瑞爾（上海）有限公司制造）;10 L/h 酮苯脫蠟裝置（大連遠東興儀器有限公司生產）;CANNON CAV-2100運動黏度測定儀;HO-TON硫含量分析儀;PHO-TON氮含量分析儀;法國ISL傾點儀;德國HERZOG HFP370開口閃點測定儀等。

1.2 ?工藝路線

顧善龍[7]等就潤滑油基礎油生產工藝如何選擇進行詳述，Ⅱ類和Ⅲ類潤滑油基礎油均采用高壓加氫工藝制得。且異構脫蠟為目前生產潤滑油基礎油最廣泛的生產工藝，該過程將潤滑油中高傾點的長鏈正構烷烴組分轉化為低傾點的單支鏈、雙支鏈等異構烷烴，以改善潤滑油基礎油的凝點、傾點等低溫流動性能，同時該過程獲得的潤滑油基礎油的黏度指數和收率損失較小[8]。該原料油經過高壓加氫工藝脫除芳烴和雜原子、進行長鏈烷烴的異構化，已得到與市售產品相當的高黏度潤滑油基礎油。工藝流程示意圖如圖1所示。

2 ?結果與討論

2.1 ?加氫處理試驗

加氫處理催化劑為市售產品，目的是脫除原料油中的硫、氮及芳烴，以得到滿足異構脫蠟-補充精制催化劑進料要求的樣品（硫含量<2 mg/kg，氮含量<2 mg/kg）。

本研究在固定加氫處理工藝氫分壓為15 MPa，氫油體積比為1 000∶1的前提下，進行了反應溫度和體積空速的條件考察實驗。其中，減四線餾分油和脫蠟油的條件考察實驗結果如圖2、圖3和表2所示。

由圖2和圖3可知：

（1）1#原料油在0.9 h-1、0.75 h-1和0.6 h-1下，反應溫度分別為407 ℃、402 ℃和397 ℃的條件下得到氮含量小于2 mg/kg的加氫生成油，即反應溫度與體積空速為正相關，體積空速每降低0.15 h-1，反應溫度降低5 ℃。

（2）固定體積空速為0.9 h-1，1#和2#原料油分別在407 ℃和412 ℃的反應條件下，得到氮含量小于2 mg/kg的加氫生成油;而3#原料油的反應溫度高達417 ℃時，氮含量仍較高，為5.7 mg/kg。2#原料油和3#原料油硫含量和氮含量偏高，增加了加氫處理反應脫硫、脫氮的苛刻度。

由圖2和圖4可知：

（1）1#原料油的加氫處理實驗表明，在其他試驗條件固定的前提下，隨著反應溫度的降低及體積空速的變小，所得生成油的運動黏度、密度、鏈烷烴含量及≥440 ℃餾分的收率呈增大趨勢。原因為在較高的反應溫度下，伴隨著加氫脫硫、脫氮及加氫飽和反應的同時，發生環飽和及開環反應，使得大量低餾分生成。

（2）在相同的體積空速（0.9 h-1）下，較1#原料油，2#原料油的加氫處理反應條件更為苛刻，且≥440 ℃餾分的收率偏低。

2.2 ?異構脫蠟-補充精制試驗

結合加氫處理實驗結果，該實驗以條件G和條件H的生成油為原料，進行異構脫蠟-補充精制實驗。在固定反應壓力15 MPa、體積空速為1.0 h-1、氫油比為500∶1的前提下，對異構脫蠟反應溫度進行優化。因目標產品對應生成油的重餾分，故將異構脫蠟-補充精制樣品進行蒸餾切割，≥440 ℃餾分的收率和傾點隨反應條件的變化如表3和圖5所示。

由表3和圖5所示：

（1）G條件生成油的異構脫蠟-補充精制試驗表明，在其他試驗條件不變的條件下，隨著反應溫度的提高，目標產品的收率降低，傾點降低，其中條件2所得的≥440 ℃餾分的運動黏度、密度、黏度指數和傾點等達到中石油HVIP 10的指標要求[9]。

（2）在反應溫度為350 ℃的條件下，較G條件生成油的實驗結果，H條件生成油經異構脫蠟-補充精制所得的≥440 ℃餾分油收率僅為27.04%，低11%，且傾點較高，為-3 ℃，遠高于HVIP 10的指標要求（傾點不高于-15 ℃）[9]。

2.3 ?樣品制備實驗

根據表2和表3所示的條件考察試驗的結果，得到優化的試驗條件，具體如表4所示，并以該條件進行樣品放大，得到了與中石油HVIP 10性質相當的潤滑油基礎油，具體性質如表5所示。

3 ?結論

（1）石蠟基VGO4經酮苯脫蠟工藝改變了加氫進料的結構族組成，其環烷烴和芳烴含量升高，鏈烷烴降低，硫含量和氮含量升高，致使加氫反應條件更為苛刻，且目標產品收率降低。

（2）以石蠟基VGO4為原料，在加氫處理段氫分壓為15 MPa，反應溫度為397 ℃，體積空速為0.6 h-1，氫油體積比為1 000∶1;異構脫蠟和補充精制段氫分壓為15 MPa，反應溫度分別為350 ℃和240 ℃，體積空速均為1.0 h-1，氫油體積比為500∶1的條件下，得到收率約為38%，性質與市售產品相當的潤滑油基礎油HVIP 10。

參考文獻：

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[8]王新苗，徐偉池，劉彥峰，等.蠟下油異構脫蠟生產Ⅱ、Ⅲ類潤滑油基礎油技術研究[J].應用科技，2019（5）：106-109.

[9]mwh1208.Q-SY44-2009通用潤滑油基礎油標準[EB/OL].https： //wenku.baidu.com/view/74b821c94693daef5ef73d48.