大慶潿洲混合減二線脫蠟油糠醛精制

龍文宇， 李東勝， 李曉鷗， 秦永航， 杜振佰

（1.遼寧石油化工大學(xué)，遼寧撫順113001；2.中國石油撫順石化公司洗滌劑化工廠，遼寧撫順113001）

糠醛精制在潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)中具有舉足輕重的作用［1－10］。在“老三套”工藝中可以提高基礎(chǔ)油的產(chǎn)品質(zhì)量［11］，在加氫處理工藝中可以優(yōu)化原料，提高產(chǎn)品收率［12－13］。大連石化公司生產(chǎn)基礎(chǔ)油的“老三套”裝置是以大慶原油為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，隨著大慶原油資源日益減少，加工大慶潿洲混合油（體積比1∶1）時(shí)，減二線脫蠟油生產(chǎn)HVI150SN基礎(chǔ)油的黏度指數(shù)不能滿足中國石油天然氣股份有限集團(tuán)公司Q／SY44—2009通用潤滑油基礎(chǔ)油黏度指數(shù)為100的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，本文對大慶潿洲混合減二線脫蠟油進(jìn)行糠醛精制研究，分析基礎(chǔ)油產(chǎn)品質(zhì)量不合格的具體原因，確定合理的解決方案。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

減二線脫蠟油（V（大慶）／V（潿洲）＝1∶1），性質(zhì)如表1所示。

表1 原料性質(zhì)Table1 Properties of experimental material

1.2 溶劑

糠醛由大連石化糠醛溶劑罐區(qū)采得，使用時(shí)蒸?。?60±1）℃餾分。

1.3 實(shí)驗(yàn)路線與中試裝置

采用劉潔等［14］提出的方法對工業(yè)裝置理論塔板數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，采用李曉鷗等［15－19］與李東勝等［20－21］提出的方法進(jìn)行多級靜態(tài)萃取實(shí)驗(yàn)。

中試裝置主要是由抽提塔、抽出液溶劑回收塔、抽余液溶劑回收塔構(gòu)成，由計(jì)算機(jī)控制，處理量為2～12L／h，設(shè)計(jì)理論板數(shù)為3－4塊，實(shí)際理論板數(shù)為4塊。

1.4 分析測試標(biāo)準(zhǔn)

運(yùn)動(dòng)黏度：GB／T 265—1988石油產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)黏度測定法和動(dòng)力黏度計(jì)算法；黏度指數(shù)：GB／T 1995—1998石油產(chǎn)品黏度指數(shù)計(jì)算法；酸值：GB／T 4945—2002石油產(chǎn)品和潤滑劑酸值和堿值測定法。

2 結(jié)果與討論

2.1 原料色質(zhì)譜組成分析

采用色質(zhì)譜法對原料進(jìn)行了族組成分析，結(jié)果如表2所示。

表2 原料族組成Table2 Group composition of experimental material%

續(xù)表2

由表2可以看出，減二線脫蠟油原料的總鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.1%、總芳香烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.5%、總環(huán)狀烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.4%，而三環(huán)以上的環(huán)狀烴（環(huán)烷烴及芳烴）質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)36.2%?？啡┚蒲b置加工該原料生產(chǎn)合格質(zhì)量的HVI150SN潤滑油基礎(chǔ)油壓力較大。

2.2 理論板數(shù)的標(biāo)定

采用單級萃取模擬抽提塔的逆流萃取進(jìn)行塔的理論塔板數(shù)標(biāo)定。假二段萃取實(shí)驗(yàn)與工業(yè)裝置的操作條件與實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 假二段與工業(yè)裝置的操作條件與實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table3 The operating conditions and experimental results in both simulate－two－stage extractions and industrial unit

由表3可以看出，裝置的理論板數(shù)接近2塊。工業(yè)裝置的抽提塔為轉(zhuǎn)盤塔，其理論板數(shù)要低于填料塔。生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)盤不轉(zhuǎn)的情況，降低了傳質(zhì)效果。標(biāo)定的結(jié)果是符合裝置實(shí)際情況的。

2.3 多級靜態(tài)萃取實(shí)驗(yàn)

優(yōu)化裝置的操作條件及增加裝置的理論板數(shù)均可提高產(chǎn)品質(zhì)量。在現(xiàn)有工業(yè)裝置的理論板數(shù)及操作條件的基礎(chǔ)上，按照下面兩種方法進(jìn)行多級靜態(tài)萃取實(shí)驗(yàn)：（1）固定理論板數(shù)為2塊，根據(jù)文獻(xiàn)［22］單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，增加劑油體積比至5.47∶1進(jìn)行假二段實(shí)驗(yàn)；（2）固定劑油體積比為3.2∶1，增加理論板數(shù)，即進(jìn)行假三段及假四段實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的操作條件、產(chǎn)品質(zhì)量及收率的數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 多級靜態(tài)萃取實(shí)驗(yàn)的操作條件與實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table4 The operating conditions and experimental results in multi－stage static extraction

由表4可以看出，假二段實(shí)驗(yàn)表明，現(xiàn)有的糠醛精制裝置加工大慶潿洲1∶1減二線脫蠟油，劑油體積比提高到5.47∶1，可以生產(chǎn)出合格的HVI150SN潤滑油基礎(chǔ)油；假三段實(shí)驗(yàn)表明，精制油的質(zhì)量隨萃取溫度的增加而提高，但當(dāng)溫度超過90℃時(shí)，增加的趨勢趨于平緩，精制油的收率隨萃取溫度的增加而下降，但收率主要受沉降溫度的影響，當(dāng)沉降溫度一定時(shí)，萃取溫度對精制油的收率的影響較小，當(dāng)劑油體積比為3.2∶1時(shí)，通過優(yōu)化操作溫度的方法不能使黏度指數(shù)達(dá)到100；假四段實(shí)驗(yàn)表明，精制油的質(zhì)量隨萃取溫度的增加而提高，假四段實(shí)驗(yàn)1精制油黏度指數(shù)達(dá)到99，假四段實(shí)驗(yàn)2精制油黏度指數(shù)滿足要求。由此可見，在現(xiàn)有的操作條件下，至少需要4塊理論板的抽提塔才能生產(chǎn)合格的潤滑油基礎(chǔ)油。

2.4 中試實(shí)驗(yàn)

通過計(jì)量泵調(diào)控中試裝置劑油體積比為3.2∶1，待裝置運(yùn)行平穩(wěn)后每4h取樣一次進(jìn)行黏度及溶劑含量測定，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定后，進(jìn)行物料衡算計(jì)算精制油收率。中試實(shí)驗(yàn)的操作條件、精制油質(zhì)量與收率如表5所示。

由表5可以看出，與多級靜態(tài)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相比，中試實(shí)驗(yàn)結(jié)果略好。若裝置的抽提塔理論板數(shù)不低于4塊，在現(xiàn)有的操作條件下，大慶與潿洲體積比1∶1的減二線脫蠟原料油可以生產(chǎn)黏度指數(shù)合格的HVI150SN潤滑油基礎(chǔ)油。

表5 中試實(shí)驗(yàn)操作條件與結(jié)果Table5 The operating conditions and experimental results in the pilot plant

3 結(jié)論

（1）HVI150潤滑油基礎(chǔ)油的黏度指數(shù)不合格的主要原因是抽提塔的理論板數(shù)偏低。

（2）在現(xiàn)有裝置的基礎(chǔ)上，提高劑油體積比達(dá)到5.47∶1，可生產(chǎn)合格的HVI150潤滑油基礎(chǔ)油。

（3）在現(xiàn)有劑油體積比的基礎(chǔ)上，增加理論板數(shù)達(dá)到4塊，可生產(chǎn)合格的HVI150潤滑油基礎(chǔ)油。

（4）由于裝置的加熱爐熱負(fù)荷及溶劑回收系統(tǒng)的限制，通過提高劑油體積比改善精制油質(zhì)量的方法難度較大。此外，該方法帶來處理量及精制油收率降低，生產(chǎn)成本增加等不利影響。因此最適合的解決方案是對糠醛精制裝置的抽提塔進(jìn)行改造，改造后的抽提塔理論板數(shù)不少于4塊。

［1］王慧，李曉鷗，李東勝，等.大慶／沈北減二線餾分油NMP和糠醛精制小試對比［J］.遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，26（3）：19－22.Wang Hui，Li Xiaoou，Li Dongsheng，et al.Comparative on NMP and furfural solvent refining of Daqing and Shenbei light lube oil on laboratory scale［J］.Journal of Liaoning University of Petroleum ＆Chemical Technology，2006，26（3）：19－22.

［2］Coto B，van Grieken R，JoséL，et al.A model to predict physical properties for light lubricating oils and its application to the extraction process by furfural［J］.Chemical Engineering Science，2006，61（13）：4381－4392.

［3］宋榮君，趙德智，王峰，等.助劑在焦化蠟油糠醛精制過程中的作用［J］.遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，24（2）：19－22.Song Rongjun，Zhao Dezhi，Wang Feng，et al.Effect of assistants in refining coker gas oi1by furfural［J］.Journal of Liaoning University of Petroleum ＆Chemical Technology，2004，24（2）：19－22.

［4］Espada J J，Coto B，van Grieken R，et al.Simulation of pilot－plant extraction experiments to reduce the aromatic content fromlubricating oils［J］.Chemical Engineering and Processing：Process Intensification，2008，47（8）：1398－1403.

［5］曹根，李文深，李東勝，等.焦化柴油全餾分非加氫精制（Ⅰ）潤滑油糠醛精制抽出液加助劑小試［J］.遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27（2）：4－6.Cao Gen，Li Wenshen，Li Dongsheng，et al.Non－h(huán)ydrogenation refining of coker diesel（Ⅰ）：A laboratory study of extraction by furfural refining lubricating oil as well as additive［J］.Journal of Liaoning University of Petroleum ＆Chemical Technology，2007，27（2）：4－6.

［6］Espada J J，Coto B，JoséL P.Liquid－liquid equilibrium in the systems furfural and light lubricating oils using UNIFAC［J］.Fluid Phase Equilibria，2007，259（2）：201－209.

［7］Coto B，van Grieken R，JoséL P，et al.A generalized model to predict the liquid－liquid equilibrium in the systems furfural and light lubricating oils［J］.Chemical Engineering Science，2006，61（24）：8028－8039.

［8］李東勝，張毅，宋毅，等.潤滑油基礎(chǔ)油糠醛精制工藝加助劑脫氮小試研究［J］.石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2011，24（1）：41－43.Li Dongsheng，Zhang Yi，Song Yi，et al.Denitrogeneration of furfural refining process of lube base oil into which the assistants is added［J］.Journal of Petrochemical Universities，2011，24（1）：41－43.

［9］陳曉東，張戈，王學(xué)殿，等.潤滑油糠醛精制過程加助劑研究［J］.石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2000，13（2）：25－28.Chen Xiaodong，Zhang Ge，Wang Xuedian，et al.Study on lubricating oil furfural adding assistants refining［J］.Journal of Petrochemical Universities，2000，13（2）：25－28.

［10］李東勝，黃亮，王雷，等.高黏度潤滑油餾分油糠醛和NMP精制小試研究［J］.石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2011，24（4）：47－50.Li Dongsheng，Huang Liang，Wang Lei，et al.Comparative on NMP and furfural solvent refining of high viscosity lubricating oil laboratory scale［J］.Journal of Petrochemical Universities，2011，24（4）：47－50.

［11］李慧，宗穎亭.潤滑油“老三套”裝置直供分析［J］.潤滑油，2010，25（5）：37－39.Li Hui，Zong Yingting.Analysis of direct supplying technology of three conventional units in lubricating oil production［J］.Lubricating Oil，2010，25（5）：37－39.

［12］王會(huì)東，李建明，薛衛(wèi)國，等.加氫潤滑油基礎(chǔ)油結(jié)構(gòu)組成與氧化安定性的關(guān)系（Ⅰ）加氫潤滑油基礎(chǔ)油的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)組成［J］.石油學(xué)報(bào)（石油加工），2010，26（1）：93－97.Wang Huidong，Li Jianming，Xue Weiguo，et al.Relationship of oxidation stability and structural composition of hydrocracked lubricant base stocksⅠ［J］.Acta Petrolei Sinica（Petroleum Processing Section），2010，26（1）：93－97.

［13］李建明，王會(huì)東，薛衛(wèi)國，等.加氫潤滑油基礎(chǔ)油結(jié)構(gòu)組成與氧化安定性的關(guān)系（Ⅱ）加氫潤滑油基礎(chǔ)油的氧化安定性［J］.石油學(xué)報(bào)（石油加工），2010，26（2）：272－276.Li Jianming，Wang Huidong，Xue Weiguo，et al.Relationship of oxidation stability and structural composition of hydrocracked lubricant base stocksⅡ［J］.Acta Petrolei Sinica（Petroleum Processing Section），2010，26（2）：272－276.

［14］劉潔，李文深，李偉，等.潤滑油糠醛抽提塔理論板數(shù)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)定［J］.石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2013，26（2）：17－20.Liu Jie，Li Wenshen，Li Wei，et al.The experimental calibration on theoretical plate number of furfural extraction column［J］.Journal of Petrochemical Universities，2013，26（2）：17－20.

［15］李曉鷗，陳鎮(zhèn)，李東勝，等.高黏度減五線餾分油NMP精制中試研究［J］.石油煉制與化工，2011，42（7）：9－12.Li Xiaoou，Chen Zhen，Li Dongsheng，et al.A pilot plant study of NMP solvent refining of high viscosity VGO［J］.Petroleum Processing and Petrochemicals，2011，42（7）：9－12.

［16］李曉鷗，張德寧，李東勝，等.高黏度減壓餾分油NMP精制小試研究［J］.石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2011，24（2）：54－61.Li Xiaoou，Zhang Dening，Li Dongsheng，et al.Laboratory trail study on NMP refining of high viscosity VGO［J］.Journal of Petrochemical Universities，2011，24（2）：54－61.

［17］李曉鷗，梁藝凡，李東勝，等.減五線脫蠟油NMP精制與糠醛精制研究［J］.應(yīng)用化工，2012，41（5）：848－854.Li Xiaoou，Liang Yifan，Li Dongsheng，et al.Study on NMP and furfural refining dewaxed oil of VGO［J］.Application Chemical Industry，2012，41（5）：848－854.

［18］李曉鷗，徐穎，李東勝，等.沈北－大慶混合油減五線餾分油假三段抽提試驗(yàn)［J］.石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2012，25（2）：8－11.Li Xiaoou，Xu Ying，Li Dongsheng，et al.NMP refining VGO No.5from Daqing and Shenbei by simulate continuous refining［J］.Journal of Petrochemical Universities，2012，25（2）：8－11.

［19］李曉鷗，張亮，張?jiān)藕?，?NMP和糠醛精制減五線脫蠟油模擬連續(xù)抽提試驗(yàn)研究［J］.當(dāng)代化工，2012，41（7）：668－670.Li Xiaoou，Zhang Liang，Zhang Yunhe，et al.Study on refining VGO No.5with NMP and furfural by simulating continuous refining［J］.Contemporary Chemical Industry，2012，41（7）：668－670.

［20］李東勝，祁琳，李曉鷗，等.減三線脫蠟油加助劑糠醛精制脫氮中試研究［J］.石油煉制與化工，2011，42（4）：24－26.Li Dongsheng，Qi Lin，Li Xiaoou，et al.Pilot plant test of furfural extraction denitrogenation with assistants added for third vacuum side dewaxed oil［J］.Petroleum Processing and Petrochemicals，2011，42（4）：24－26.

［21］李東勝，張建姝，李曉鷗，等.潤滑油糠醛加助劑絡(luò)合脫氮研究［J］.石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2011，24（3）：43－46.Li Dongsheng，Zhang Jianshu，Li Xiaoou，et al.Complex denitrification in lubricant by joining furfural and additives［J］.Journal of Petrochemical Universities，2011，24（3）：43－46.

［22］郝俊靜，龍文宇，李文深，等.大慶和潿洲混煉油糠醛精制研究［J］.應(yīng)用化工，2011，40（5）：865－869.Hao Junjing，Long Wenyu，Li Wenshen，et al.Study on furfural refining of Daqing and Weizhou dewaxing oil［J］.Application Chemical Industry，2011，40（5）：865－869.