潤滑油礦物基礎油的生產工藝優(yōu)化選擇分析

全慶烈

(中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300)

0 引言

潤滑油是機械運轉必須的潤滑劑，主要作用是減輕機械運動部件之間的磨擦與磨損。生產潤滑油的主體成分為基礎油，按原料來源分類基礎油主要分為礦物基礎油、合成基礎油以及植物油基礎油三類。其中，礦物基礎油來源于石油的煉制過程，應用最為廣泛，用量占比在90%以上。潤滑油基礎油在市場環(huán)境變化與是企業(yè)發(fā)展壓力等因素影響，傳統(tǒng)潤滑油礦物基礎油的生產工藝，儼然不能滿足企業(yè)現代化的發(fā)展要求，還需加大對生產工藝的優(yōu)化力度，改進工藝流程的同時，降低生產成本，提高產品的質量與效益。作為技術人員應當具備引進來與走出去的理念，不斷提高自身的職業(yè)素養(yǎng)與技能水平，多為生產工藝的優(yōu)化獻計獻策，以加快生產工藝轉型升級的進程。

1 潤滑油礦物基礎油的生產現狀

礦物基礎油由原油提煉而成。主要生產過程有：常減壓蒸餾、溶劑脫瀝青、溶劑精制、溶劑脫蠟、白土或加氫補充精制。礦物基礎油的化學成分包括高沸點、高分子量烴類和非烴類混合物。現代科技加速了傳統(tǒng)基礎油生產工藝的改革進程，尤其是加氫工藝，作為基礎油生產的核心技術，可提高產品的性能與品質，在潤滑油基礎油制造行業(yè)的應用越發(fā)成熟與自如。隨著潤滑油需求量的增大，對潤滑油基礎油生產技術改進工作更加重視，實現生產成效的持續(xù)改進。但實際上我國潤滑油礦物基礎油的生產工藝形式相對固化，技術革新的步伐整體滯后，與國外先進國家相比仍有較大的發(fā)展距離，尤其是終端與高端的礦物基礎油制造技術尚未完全擺脫對進口的依賴，自主生產的研發(fā)維度相對不足。與此同時，節(jié)能環(huán)保與降耗等生產政策的頒布，對潤滑油礦物基礎油生產工藝技術的改革提出了更高要求，為提高生產工藝與產品需求及生產政策號召等方面的匹配度，加大技術改革的研究力度顯得尤為重要[1]。

2 潤滑油礦物基礎油的生產工藝及優(yōu)化

2.1 常減壓蒸餾

常減壓蒸餾生產工藝，是指在減壓與常壓作用下，通過精餾手段，圍繞各組分的揮發(fā)度，汽液兩相在塔盤上多次逆向接觸，多次進行部分汽化與部分冷凝，從而分離出原油中的柴油與汽油及煤油。

2.2 丙烷脫瀝青

基于特定溫度下丙烷對減壓渣油中潤滑油及蠟的溶解能力較大，但對瀝青質與膠質無溶解能力的原理，可有效去除減壓渣油中的瀝青質與膠質，可同時生產出潤滑油與瀝青。

2.3 溶劑精制

基于特定溫度下溶劑中的活性極性分子可溶解的原理，可有效溶解與分離出潤滑油中的非理想成分，從而調整油品粘溫性能，降低酸值與殘?zhí)恐担嵘推返陌捕ㄐ浴Ｔ诜蛛x物中蒸餾出溶劑可得到抽出油，從而為車軸油調和提供抽出油原料，溶劑主要以酚或丙烷等物質為主。

2.4 加氫處理

在壓力與氫氣及催化劑等條件下，通過加氫處理，可將原料中的瀝青質等不理想分子，通過加氫裂解反應轉變?yōu)橛幸娼M分，促使精油品黏指數與潤滑油精制度顯著提高。加氫工藝線路包括加氫組合傳統(tǒng)工藝與全加氫工藝兩種，加氫技術生產出來的基礎油，可增強原料的適應性，擴大潤滑油料的范圍，提高基礎油的質量。加氫工藝生產基礎油有較高的副產品附加值，生產效率相對較高。但基礎油的產品質量不盡理想，與進口產品相比存在明顯的質量差距，究其原因認為與裝置的開工率低等因素影響有關，因此可通過提高開工率與積累操作經驗等措施處理質量問題。如日本三菱公司研發(fā)的燃料型加氫裂化-溶劑精制-溶劑脫蠟-加氫后精制的技術線路，實現了傳統(tǒng)潤滑油精制裝置工藝與加氫裂化裝置工藝的結合，在生產低等與中等黏度的超高黏度指數基礎油時，加入軟蠟更利于生產工藝的有序展開。加氫工藝過程中的化學反應，主要包括雜環(huán)化合物脫除；正構烷烴或低分支異構烷烴臨氫異構化為高分支異構烷烴；芳烴飽和、環(huán)烷烴開環(huán)及異構化。通過對產生輕油的反應進行抑制，可有效提高基礎油的收率與黏度指數。聯合加氫處理與脫酸工藝，更適用于生產環(huán)烷基潤滑油，同時可有效解決原油酸值較高的問題[2]。

2.5 白土精制

白土經過鹽酸處理后的活性與吸附力及選擇性增強。從操作方式入手分析，主要將油與白土在特定溫度下混合，利用白土的吸附能力與各種工序，將基礎油中的折氮化物與瀝青質等雜質去除，從而改善基礎油的顏色，促使其殘?zhí)苛颗c堿氨含量降低，抗氧化安定性與油品的穩(wěn)定性顯著提高。白土補充精制工藝可有效脫除有品種的殘余溶劑，以及含硫與氮的極性化合物。但工藝中運用到的白土用量較大，且粉塵污染與精制油損失較大等問題不能忽視。我國基礎油的含氮量相對較高，降低了基礎油的氧化安定性，利用脫氮-白土聯合工藝，可有效解決堿性氮含量高的問題，同時降低白土的用量。隨后生產出來的絡合脫氮-白土聯合裝置，可顯著提高產品質量，裝置收率與白土的用量及，精制油旋轉氧彈指標等方面均得到了有效的優(yōu)化。廢白土量的減少，也解決了粉塵污染的環(huán)境問題。隨后生產出來的無白土工藝，即利用低溫高效吸附劑取代白土，如BLS-X100型吸附劑的應用，可有效解決油品損失與白土污染及裝置降耗等問題，生產成本降低，設備使用周期延長，更利于提高效益價值。

2.6 脫蠟

在基礎油的生產過程中，為改善油品的低溫流動性，可圍繞原油中的含蠟量與油料質量的不同要求進行脫蠟操作。蠟可溶解于油，溶解度與溫度變化有密切關系。當油中的蠟處于飽和狀態(tài)時會析出晶體。結晶隨著溫度的降低為增大，再通過過濾工序分離出蠟和油，從而完成結晶脫蠟的過程。結晶脫蠟程序相對復雜，涉及溶劑脫蠟與冷榨脫蠟等，應用溶劑脫蠟程序時，隨著溫度的降低，需加入有選擇性溶解力的溶劑，對油的溶解力較強，對蠟的溶解力弱，最后通過過濾實現蠟和油分離。溶劑有溶解油與降低油品黏度及促使蠟形成結晶、降低過濾阻力等作用，可將蠟輕易分離出來[3]。

從異構脫蠟入手分析，異構脫蠟過程是指將烷氫異構分子分為單鏈異構，通過不斷的分解分子，提高油品的制作質量。異構脫蠟方法彌補了催化脫蠟中基礎油傾點變化對油品黏度及收率影響的不足，從而在工業(yè)化生產中的應用范圍更廣。異構脫蠟技術的優(yōu)勢特征明顯，包括基礎油的熱穩(wěn)定好與蒸發(fā)損失小及高黏度指數等方面，相比較于傳統(tǒng)的原料處理工藝，基礎油生產工藝的收率與副產品值更高。

從催化脫蠟入手分析，催化脫蠟技術可在臨氫狀態(tài)下促使油品分子裂化，減少基礎油的凝固點。當利用中間基油與輕質石蠟基油為原料時，黏度指數會隨著基礎油的凝固點下降而降低。催化脫蠟技術生產的產品雜質與傾點更低，同時氧化安定好，更適用于生產中間基光亮油與環(huán)烷基等產品。

3 潤滑油礦物基礎油的發(fā)展方向

全球潤滑油基礎油市場處于供大于求狀態(tài)的供應形勢，各種結構矛盾的問題并存。隨著常規(guī)基礎油需求量的不斷降低，非常規(guī)基礎油需求量的提高，受生產技術等因素限制，難以滿足供應量的問題。因此未來潤滑油發(fā)展動力，主要以降低系統(tǒng)成本與環(huán)境無污染等方面為主。首先從降低系統(tǒng)成本的角度分析，可通過延長換油時間與減少設備操作費用等途徑降低成本。其次從工作條件的要求入手分析，需達到環(huán)境無污染與安全生產等要求。除此之外，未來發(fā)展還需滿足高黏度與低揮發(fā)及低硫無硫等要求，滿足當下應用基礎油看重的低溫流動性與剪切安定性及抗氧化安定性等特征，而常規(guī)基礎油根本達不到要求，即使通過改變添加劑的種類與添加量的方法，也難以符合應用標準，只有使用其他類基礎油才能滿足應用要求。因此合成化技術與異構脫蠟憑借較高的匹配度，逐漸成為了潤滑油加工工藝的主流技術，發(fā)現空間巨大且前景良好，生產出的潤滑油種類更加豐富，可拓展其應用的領域，促使其作用價值得到充分的體現。傳統(tǒng)的溶劑精制-溶劑脫蠟工藝技術，適用于生產常規(guī)的潤滑油基礎油，為滿足潤滑油更新換代的要求，加大了生產不同類基礎油的工藝研究力度。尤其是在加氫工藝方面，研發(fā)出了加氫改質聯合溶劑脫蠟、異構脫蠟等生產技術，原料來源途徑拓寬，工藝技術得到改進，油品收率與質量提高，生產成本降低。不斷利用更高效的工藝與催化劑技術生產各類礦物基礎油，能夠促使世界潤滑油生產的繼續(xù)擴能與升級，將使世界潤滑油市場走向新的平衡。

4 結語

在汽車及工程機械日益發(fā)展，保有量日漸增多的形勢下，礦物基礎油仍然以性價比優(yōu)勢占據潤滑油生產市場的主流位置。隨著油品的更新換代，對多種基礎油的需求逐漸提高，對基礎油的黏度指數及抗氧化安定性等性能提出了更高要求，傳統(tǒng)工藝生產出的常規(guī)礦物基礎油儼然已越來越不能滿足市場需求，還需采取先進的生產工藝，生產各類優(yōu)質基礎油，并不斷通過生產工藝的優(yōu)化升級，夯實礦物基礎油發(fā)展的基石，促進市場的持續(xù)穩(wěn)定。在生產技術改革中應當注重現代化技術的引入，拓展技術革新的路徑，以盡快實現生產效益目標。