努力发展我国润滑油基础油生产的加氢技术

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1、努力发展我国润滑油基础油生产的加氢技术陈肖青中国石油化工集团公司发展计划部 （北京市 ）摘要： 讨论了由加氢裂化、 加氢异构脱蜡和加氢后精制组成的典型的润滑油基础油三段加氢工艺的特点， 结合润滑油基础油市场的现状和发展趋势， 对我国润滑油基础油的发展提出了一些建议。我国未来润滑油基础油必将向高档化和多级化方向发展， 采用加氢工艺生产润滑油基础油是必然的发展方向。主题词： 润滑油基础油加氢裂化加氢脱蜡加氢精制粘度指数中国发展润滑油基础油的加氢工艺流程 典型的润滑油基础油三段加氢流程是由加氢裂化、 加氢异构脱蜡和加氢后精制组成。有的炼油厂采用组合工艺， 即溶剂精制、 加氢处理、 溶剂脱蜡流程或溶剂

2、脱蜡、 加氢裂化流程。加氢工艺流程见图 。这里主要讨论三段加氢流程。加氢裂化 加氢裂化主要目的是降低进料粘度， 除去进料中的大多数硫、 氮、 氧杂原子， 以保护后序的加氢异构化催化剂， 并且将不需要的低粘度指数的物质， 如多环芳烃和多环环烷烃， 转变成高粘度指数物质， 如单环环烷烃、 单环芳烃和异构烷烃。润滑油基础油加氢裂化的进料可以是未精制馏分油、 脱沥青油、 溶剂精制后的馏分油、 溶剂抽提后的脱沥青油、 蜡下油、 蜡膏等及其混合物。润滑油基础油加氢裂化的工艺操作条件取决于进料组成及使用的催化剂以及产品的要求。一般操作条件列于表 。下面讨论进料性质、 温度、空速及苛刻度对加氢裂化工艺的影响。

3、图 润滑油基础油的加氢工艺流程表 润滑油基础油加氢裂化工艺操作条件 项目设计值典型值压力 温度 空速 循环氢 循环氢纯度， 氢耗 润滑油产率， 催化剂寿命 （ ） 进料性质的影响 从图 可以看出， 由环烷基原油得到的加氢裂化进料生产的润滑油基础油粘度指数几乎不随其粘度变化。由石蜡基原油得到的润滑油基础油随其粘度升高粘度指数降低， 用芳香基原油得到的润滑油基础油的粘度指数随粘度升高而升高。收稿日期： ； 修改稿收到日期： 。作者简介： 高级工程师 ， 年毕业于北京石油学院炼制系，长期从事炼油科研和设计工作， 现主要从事炼油和石油化工长远发展规划及项目管理工作。炼油设计年 月第 卷第 期进料性质不

4、仅影响粘度指数， 也影响润滑油基础油的产率， 表 表示进料性质对润滑油基础油粘度指数和产率的影响。图 进料性质对润滑油基础油粘度指数的影响表 进料性质对基础油粘度指数和产率的影响 项目原料 （ ）进料基础油原料 （ ）进料基础油相对密度 ! 运动粘度 （ ） 粘度指数 倾点 色度号硫含量， 残炭， 碘值 （ ）产率， （ ） 温度和空速的影响温度和空速是影响粘度指数和收率的重要因素， 操作上往往用降低空速来降低过裂化量和催化剂结焦。（ ） 苛刻度的影响图 表示工艺苛刻度对基础油质量的影响 。从图 可以看出粘度指数随工艺条件苛刻度增加而增加。表 表示工艺苛刻度对润滑油基础油产率和粘度指数的影响。

5、图 苛刻度对润滑油基础油粘度指数的影响表 工艺苛刻度对基础油产率和粘度指数的影响项目原料 （中东脱沥青油）脱蜡油低苛刻度高苛刻度脱蜡油产率， 相对密度 ! 运行粘度 （ ） 粘度指数 倾点 加氢异构脱蜡年 公司开工了第一套 异构脱蜡工艺， 取代了催化脱蜡工艺， 采用异构脱蜡工艺可以获得比溶剂脱蜡和催化脱蜡的粘度指数高的基础油。蜡的粘度指数很高， 通常可达 左右， 但其凝固点高， 低温流动性不好。采用异构脱蜡工艺可使蜡异构化， 则在保持较高的粘度指数的同时又改善流动性， 而且可提高基础油的收率。溶剂脱蜡和异构脱蜡的比较见表 。几种脱蜡工艺费用比较见表 。表 阿拉斯加北坡原油加氢裂化油溶剂脱蜡和异

6、构脱蜡的比较 项目原料溶剂脱蜡异构脱蜡润滑油基础油产率， 倾点 浊点 相对密度 ! 运动粘度 （ ） 粘度指数 化合物组成， 烷烃 环环烷烃环环烷烃环环烷烃环环烷烃多环芳烃 表 几种脱蜡工艺费用比较项目溶剂脱蜡催化脱蜡异构脱蜡倾点 副产品蜡膏气体 石脑油石脑油 航空 煤油 柴油投资费用， 操作费用， 溶剂脱蜡比催化脱蜡和异构脱蜡投资高出 炼油设计 年第 卷， 异构脱蜡虽然比催化脱蜡投资费用和操作 费用略高， 但可生产更多的石脑油、 柴油和润滑油基础油。加氢后精制 加氢裂化后的基础油曝露在日光中颜色容易变深， 而且产生沉淀物， 稳定这些基础油常采用白土精制、 溶剂精制或加氢后精制的办法， 在用加

7、氢裂化生产润滑油基础油的流程中， 往往在基础油用溶剂脱蜡或催化脱蜡后再采用加氢后精制工艺， 以稳定加氢基础油。加氢后精制的目的一是把芳香烃饱和， 改善基础油的色度、 颜色稳定性和氧化安稳性。二是最大限度地减少二次裂化。为了减少投资， 加氢后精制反应器和异构脱蜡反应器串联在同一个高压循环氢系统中。润滑油中的总芳香烃含量往往会影响基础油的氧化安定性， 基础油中的多环芳烃含量影响颜色， 一般含有 环的芳香烃影响氧化安定性。含有多环芳烃以及含硫氮的杂环芳烃影响色度和颜色安定性。部分加氢饱和的稠环芳烃， 即环烷芳烃， 对氧化安定性和色度皆有影响。加氢后精制除用于加氢裂化后的基础油后精制外， 也常用于从溶

8、剂抽提或从低质量进料加氢裂化生产白油、 矿物密封油和液压油等特殊油品的后精制工艺， 其工艺条件列于表 。表 加氢后精制的工艺条件 项目设计值典型值压力 温度 空速 循环氢 氢气纯度， 氢耗 产率， 催化剂寿命 用 催化剂通常需在高压， 空速低的条件下操作。 公司采用贵金属催化剂， 可使反应压力降低， 减少了投资。国外有些润滑油加氢装置， 为解决颜色稳定性， 常在产品流出口加抗氧剂。组合工艺 用溶剂精制工艺生产高档基础油已很困难，特别是当原油品质不高时， 困难更大。老厂改造宜用组合工艺， 常用的组合工艺有：溶剂精制 加氢精制 溶剂脱蜡；溶剂精制 加氢裂化 脱蜡；溶剂精制 加氢处理 异构脱蜡；加氢

9、裂化 溶剂脱蜡 加氢精制；加氢裂化 溶剂精制 溶剂脱蜡；加氢精制 溶剂精制 脱蜡。 前三种工艺以溶剂精制打头， 这是浅度溶剂抽提过程， 将杂环化合物抽出， 以保护加氢催化剂， 同时抽出难于加氢的组分， 如胶质和沥青质等， 这样可降低后序的加氢过程的苛刻度。后两种工艺以加氢过程打头， 将稠环芳烃部分加氢饱和及开环， 以降低后序的溶剂精制过程的溶剂比，降低操作苛刻度， 同时可使一部分润滑油非理想组分变为理想组分， 提高收率。润滑油基础油的发展趋势 当今世界由于环保法规的要求日益严格， 致使发动机制造商对润滑油提出了低排放及节油的更高要求， 对汽油机油， 要求低挥发度、 长寿命； 对重负荷柴油机油，

10、 要求较好的油泥控制、 长寿命；对齿轮油， 要求长换油期， 高剪切稳定性； 对透平油、 压缩机油、 液压油要求长寿命、 高清洁度。炼油业的对策过去是改善油品添加剂， 现在的办法是改善添加剂的同时改善基础油品质， 一是提高基础油的纯度， 二是提高基础油的粘度指数。对基础油品质的具体要求是：高粘度指数， 长寿命， 即高氧化安定性， 要 求使用中粘度增加很少， 添加剂损失少， 并且有沉淀生成也少；低挥发度， 即高沸点， 低油耗；低温下有较低粘度， 即较好的低温泵输送 性能；高剪切稳定性， 较少地依赖于粘度调节剂。 美国石油协会 把基础油分成五类， 见表 。表 美国石油协会基础油分类类别硫， 饱和烃，

11、 粘度指数il! “ I! “ “ I所有聚V 烯烃V所有未包括在第 I的基础油 第 期陈肖青 努力发展我国润滑油基础油生产的加氢技术加氢工艺生产的 类基础油和溶剂精制后的类基础油相比有许多优点， 见表 。表 加氢精制与溶剂精制生产的基础油比较基础油料芳烃，硫 氮 溶剂精制的第 类基础油 加氢精制的第 类基础油 由表 可见， 第 类基础油的芳香烃、 硫和氮含量比第 类基础油低得多。由于加氢后的 类基础油异构度和饱和度均较好， 所以具有较好的氧化安定性， 较好的热稳定性， 较高的粘度指数和较低的倾点， 具有较好的低温流动性， 具有合适的调合性能。类基础油， 因采用异构脱蜡选择性地把蜡 转化为润滑

12、油， 使其低温性能好， 更适于调制内燃机油、 汽车自动传动液和液压油。采用全加氢工艺除生产 类基础油外， 还可生产部分 类基础油。 类基础油具有 类基础油的全部优点， 还具有更高的粘度指数及非常低的挥发度， 低温性能大大优于 类油， 接近合成润滑油 （聚 烯烃） 。发动机制造厂对未来的基础油质量要求愈来愈高， 对高质量基础油需求量也会增加。预计用加氢工艺生产的基础油将是 世纪发展的方向。目前发达国家提出了最新规格是 和 ， 它们的出现将加速这种变化， 未来第 类基础油将对内燃机油和自动传动液起主宰作用。 要求在粘度保持不变条件下具有高粘度指数， 低挥发度及有较低的冷启动粘度。只有优质第 类（俗

13、称 类半） 和第 类基础油才可达到 的要求， 但用第 类基础油调合 成本较高。目前欧美润滑油市场已趋于饱和， 近年来润滑油产量增长缓慢， 基本徘徊在每年 左右，有的国家呈下降态势。而润滑油产品质量大幅度提高， 使用寿命越来越长， 特别是内燃机油更新换代很快， 约四年换代一次。对我国润滑油基础油发展的建议 随着我国经济的发展， 润滑油需求呈增长趋势， 据预测 年全国润滑油的需求量约为， 年需求量约为 ， 年需求 量约为 ， 年需求量约为 ， 而车用内燃机油占润滑油的比例， 年为 ，年予计为 ， 年予计为 。 目前全国共有 个润滑油基础油生产企业，总生产能力约 ， 其中中国石油化工集团公司 ， 占

14、 。中国石油天然气集团公司 ， 占 。基本上可以满足市场需求。主要问题是润滑油基础油的质量有待提高， 目前我国适用老三套工艺生产高粘度指数基础油的原油只有大庆原油， 而胜利原油、 辽河原油、 新疆原油等用传统工艺手段都无法生产出合格的高粘度指数基础油， 荆门、 济南等几个企业加工的原油都属于中间基或接近中间基， 传统工艺生产的基础油粘度指数都达不到高粘度指数的要求， 我国基础油质量与国外公司相比有较大差距，这也是高档润滑油市场逐步被国外公司的产品占领的原因之一。例如， 汽油机油目前国外市场主要是 级及 级； 柴油机油主要使用 ， 和 ， 级。国外发达国家广泛使用多级油， 其中汽油机油已接近 ， 柴油机油已达一半以上。而 年中国石油化工集团公司和中国石油天然气集团公司生产润滑油基础油 ， 成品润滑油 ， 其中内燃机油 ， 而汽油机油 ， 其中 级以上 仅 有 ，占 ， 级 占。 生产柴油机油 ， 其中 级以 上约占 ， 级占 ， 级油还有少量。全国全损耗系统用油还生产 ， 占成品润滑油的 。多级油仅占