加氫生產(chǎn)高檔潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油和白油技術(shù)

姚春雷　李鐵　郭新　孫福凱　全輝

摘要：隨著環(huán)保法規(guī)及食品衛(wèi)生要求的日益苛刻，潤(rùn)滑油、白油等與人類(lèi)生產(chǎn)生活密切相關(guān)的石油產(chǎn)品清潔化勢(shì)在必行，并向高端、特種、專(zhuān)用方向發(fā)展。撫順石油化工研究院采用綠色環(huán)保的臨氫催化過(guò)程和技術(shù)，開(kāi)發(fā)了潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油和白油生產(chǎn)技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，為石油資源高效利用、特種油品質(zhì)量升級(jí)及相關(guān)行業(yè)技術(shù)水平提升打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：加氫；潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油；白油

中圖分類(lèi)號(hào)：TE624.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

特種油品清潔化的核心是降低硫、氮、芳烴等雜質(zhì)含量，尤其是脫除強(qiáng)致癌的稠環(huán)芳烴等組分，而采用加氫技術(shù)將上述雜質(zhì)降低至安全允許值至為關(guān)鍵。加氫脫雜質(zhì)具有生產(chǎn)過(guò)程清潔環(huán)保、主產(chǎn)品收率高、質(zhì)量好等優(yōu)勢(shì)。進(jìn)入21世紀(jì)，撫順石油化工研究院（FRIPP，下同）依托臨氫技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)，利用石化行業(yè)副產(chǎn)和資源優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)出高端特種新產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油、食品級(jí)白油等新產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域，并成功工業(yè)應(yīng)用，性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

1 全氫法生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油技術(shù)

加氫法生產(chǎn)潤(rùn)滑油工藝不僅能拓寬基礎(chǔ)油原料的來(lái)源，而且生產(chǎn)的加氫基礎(chǔ)油具有低硫、低氮、低芳烴含量、優(yōu)良的熱安定性和氧化安定性、較低的揮發(fā)度、優(yōu)異的黏溫性能和良好的添加劑感受性等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足現(xiàn)代高檔潤(rùn)滑油對(duì)APIⅡ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油的要求。

2004年FRIPP研發(fā)成功屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、達(dá)到世界先進(jìn)水平的全氫法生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油及優(yōu)質(zhì)白油技術(shù)及配套催化劑，并成功工業(yè)應(yīng)用，性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該技術(shù)具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、工藝流程靈活的特點(diǎn)。利用金陵石化一套低壓柴油精制裝置，開(kāi)發(fā)出低壓異構(gòu)一連續(xù)白土補(bǔ)充精制工藝，2005年1月首次工業(yè)應(yīng)用，2008年又在齊魯石化臨氫降凝裝置成功應(yīng)用。開(kāi)發(fā)的高目的產(chǎn)品收率和低黏度指數(shù)損失的第二代異構(gòu)脫蠟催化劑已于2012年工業(yè)應(yīng)用。

1.1 加氫生產(chǎn)APIⅡ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油技術(shù)

加氫生產(chǎn)APIⅡ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油技術(shù)主要包括以VGO或DAO等含蠟油為原料的加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制的高壓兩段加氫工藝和以加氫裂化尾油為原料的異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制的高壓一段串聯(lián)加氫工藝。

加氫處理-異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制的高壓兩段加氫工藝針對(duì)于高硫、高氮和高蠟含量的VGO或DAO，采用加氫精制和加氫改質(zhì)組合級(jí)配加氫處理技術(shù)，改善異構(gòu)脫蠟原料的分子結(jié)構(gòu)，提高脫蠟進(jìn)料的黏度指數(shù)，并減少目的產(chǎn)品收率的損失。加氫處理產(chǎn)物通過(guò)異構(gòu)脫蠟和補(bǔ)充精制工藝降低凝點(diǎn)和改善顏色及安定性，生產(chǎn)Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。

加氫裂化尾油異構(gòu)脫蠟一補(bǔ)充精制的高壓一段串聯(lián)加氫工藝，可以根據(jù)所用加氫裂化催化劑的特點(diǎn)和市場(chǎng)需求，分為FHC-FWSI生產(chǎn)Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油和FDC-FWSI組合生產(chǎn)Ⅱ類(lèi)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油兩種技術(shù)，這兩種技術(shù)均可以與加氫裂化裝置有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成具有“四省一降”（省地、省設(shè)備、省投資、省人員、降能耗）特點(diǎn)的加氫裂化一異構(gòu)脫蠟組合工藝技術(shù)。

FHC-WSI組合技術(shù)選用具有多環(huán)芳烴開(kāi)環(huán)性能強(qiáng)和裂解性能適宜的加氫裂化催化劑，通過(guò)優(yōu)化原料的組成，調(diào)控加氫裂化操作條件等方案，制備出高黏度指數(shù)的異構(gòu)脫蠟原料。將脫蠟原料切割成窄餾分，各窄餾分分別進(jìn)入異構(gòu)脫蠟裝置進(jìn)行加工，可以生產(chǎn)滿足Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油要求的產(chǎn)品。

FDC-FWSI雙重異構(gòu)化技術(shù)，有效地集成了FDC加氫異構(gòu)裂化工藝技術(shù)和FWSI異構(gòu)脫蠟一加氫補(bǔ)充精制生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油技術(shù)。FDC技術(shù)以小晶粒改性B沸石分子篩和納米無(wú)定形硅鋁為關(guān)鍵組分制備的高異構(gòu)性能加氫裂化系列催化劑，可以直接生產(chǎn)出低溫流動(dòng)性能好的3#噴氣燃料、清潔柴油和加氫裂化尾油等產(chǎn)品。FDC加氫裂化尾油采用FWSI技術(shù)，潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油收率大幅度提高，可生產(chǎn)出低溫性能、黏溫性能及光、熱安定性能均優(yōu)異的高檔潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油等產(chǎn)品，兩種技術(shù)比較列入表1。

1.2 F-T合成油異構(gòu)脫蠟生產(chǎn)APIⅢ類(lèi)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油技術(shù)

F-T合成產(chǎn)品具有基本上無(wú)硫、氮、芳烴以及正構(gòu)烷烴含量高等分子結(jié)構(gòu)組成上的優(yōu)勢(shì)，是生產(chǎn)高黏度指數(shù)APIⅢ類(lèi)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的很好原料，F(xiàn)—T基礎(chǔ)油產(chǎn)品性能幾乎可以和PAO相媲美。FRIPP以F-T合成油為原料，采用異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制工藝生產(chǎn)APIⅢ類(lèi)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的典型工藝條件及產(chǎn)品性質(zhì)見(jiàn)表2和表3。

1.3 加氫生產(chǎn)高檔潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油技術(shù)工業(yè)應(yīng)用

為了充分利用現(xiàn)有的柴油質(zhì)量升級(jí)閑置裝置和加氫裂化尾油資源，開(kāi)發(fā)了低壓異構(gòu)和白土連續(xù)精制組合工藝，先后在兩套裝置工業(yè)應(yīng)用，通過(guò)裝置利舊和原料資源的重組，取得了較好的效果。

采用FRIPP異構(gòu)脫蠟催化劑技術(shù)的低壓異構(gòu)脫蠟裝置是利用A公司3.0 MPa低壓加氫精制裝置的2臺(tái)反應(yīng)器、分餾塔、部分機(jī)泵系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)反應(yīng)器和常、減壓分餾塔的改造，并新建連續(xù)白土補(bǔ)充精制系統(tǒng)和循環(huán)氫脫硫化氫系統(tǒng)。該裝置于2004年12月開(kāi)工，生產(chǎn)出低傾點(diǎn)、高黏度指數(shù)的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油和白油料等特種油品，2005年4月裝置進(jìn)行了標(biāo)定，標(biāo)定期間產(chǎn)品性質(zhì)列入表4。潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油收率為79.46%，目的產(chǎn)品的黏度指數(shù)、傾點(diǎn)、氧化安定性（旋轉(zhuǎn)氧彈法）、色度（D1500）均符合HVIW75潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的標(biāo)準(zhǔn)，黏度指數(shù)達(dá)到了Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn)。截止到2014年，裝置已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)超過(guò)8年，顯示了異構(gòu)脫蠟催化劑優(yōu)異的活性穩(wěn)定性。

B公司20萬(wàn)t/a臨氫降凝裝置設(shè)計(jì)壓力為4.0MPa。2008年4月經(jīng)過(guò)適應(yīng)性改造，更換為FRIPP研發(fā)的異構(gòu)脫蠟催化劑并于4月27日成功投產(chǎn)，2008年12月3日進(jìn)行了標(biāo)定，標(biāo)定期間的基礎(chǔ)油產(chǎn)品性質(zhì)列入表5。過(guò)程液體收率為95.28%，基礎(chǔ)油目的產(chǎn)品收率為80.63%。HVI 60的傾點(diǎn)-45℃、氧化安定性（旋轉(zhuǎn)氧彈法）為223 min，色度（D1500）小于0.5號(hào)，是較好的變壓器油料，HVI 150，HVI250及HVI 300達(dá)到相應(yīng)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的標(biāo)準(zhǔn)，黏度指數(shù)滿足Ⅱ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)基礎(chǔ)油要求。

2011年2月FDC-FWSI組合技術(shù)在一套23萬(wàn)t/a工業(yè)裝置成功工業(yè)應(yīng)用，該裝置以FDC加氫裂化尾油為原料，采用FIW系列異構(gòu)降凝催化劑深度降低凝點(diǎn)，F(xiàn)HDA系列補(bǔ)充精制催化劑降低原料芳烴，改善顏色和穩(wěn)定性。截止到目前，裝置運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。裝置標(biāo)定產(chǎn)品性質(zhì)列入表6，液體收率達(dá)到98.87%，基礎(chǔ)油收率達(dá)到96.21%，采用FDC-WSI組合技術(shù)可以降低異構(gòu)脫蠟催化劑的反應(yīng)負(fù)荷，提高了目的產(chǎn)品收率，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了APIⅡ類(lèi)基礎(chǔ)油標(biāo)準(zhǔn)。

2013年10月第二代異構(gòu)脫蠟催化劑在一套40萬(wàn)t/a異構(gòu)脫蠟裝置工業(yè)應(yīng)用，采用異構(gòu)脫蠟-補(bǔ)充精制一段串聯(lián)工藝，加氫裂化尾油原料采用混合進(jìn)料方式，產(chǎn)品性質(zhì)列入表7，液體收率97%，基礎(chǔ)油收率79%，在原料的黏度指數(shù)為127的情況下，8#和12#基礎(chǔ)油黏度指數(shù)大于110，黏度指數(shù)損失較低，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了Ⅱ⁺類(lèi)基礎(chǔ)油要求。由于沒(méi)有采用分段進(jìn)料，4#基礎(chǔ)油的傾點(diǎn)達(dá)到-30℃，相應(yīng)的黏度指數(shù)損失較大。

2 加氫生產(chǎn)食品級(jí)白油技術(shù)

FRIPP上世紀(jì)80年代開(kāi)始加氫法生產(chǎn)白油工藝及催化劑的研發(fā)工作，異構(gòu)脫蠟技術(shù)的成功工業(yè)應(yīng)用，通過(guò)不同工藝的有效組合，使加氫法生產(chǎn)白油原料更加廣泛、工藝流程更加靈活，為全氫法生產(chǎn)白油技術(shù)提供更加廣闊的應(yīng)用前景。

高壓一段加氫生產(chǎn)食品級(jí)白油技術(shù)采用FHDA系列貴金屬催化劑，以異構(gòu)脫蠟基礎(chǔ)油、加氫裂化尾油非臨氫降凝生產(chǎn)潤(rùn)滑油餾分和低壓異構(gòu)基礎(chǔ)油為原料，生產(chǎn)食品級(jí)白油。

高壓一段串聯(lián)生產(chǎn)食品級(jí)白油技術(shù)以加氫裂化尾油為原料，經(jīng)異構(gòu)脫蠟工藝降低原料傾點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)補(bǔ)充精制工藝深度脫芳烴，改善產(chǎn)品顏色和安定性，通過(guò)蒸餾得到各種牌號(hào)食品級(jí)白油產(chǎn)品。

以VGO為原料生產(chǎn)高黏度食品級(jí)白油技術(shù)采用高壓兩段加氫工藝，一段為高壓加氫處理，脫除原料油中硫、氮等雜質(zhì)以滿足二段催化劑的需要。二段為異構(gòu)脫蠟一補(bǔ)充精制，含蠟餾分油經(jīng)異構(gòu)過(guò)程降低傾點(diǎn)，再通過(guò)補(bǔ)充精制過(guò)程深度脫芳，改善產(chǎn)品顏色，生成油經(jīng)蒸餾得到不同規(guī)格的白油產(chǎn)品，具體情況見(jiàn)表8，高黏度食品級(jí)白油可做優(yōu)質(zhì)的PS白油及聚丙烯填充油。

3 清潔環(huán)烷基特種油品生產(chǎn)技術(shù)

為充分利用環(huán)烷基油資源，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，滿足市場(chǎng)和環(huán)保的雙重需求，F(xiàn)RIPP開(kāi)發(fā)了高凝點(diǎn)、高硫、高氮和高芳烴的環(huán)烷基稠油組合加氫生產(chǎn)環(huán)烷基特種產(chǎn)品技術(shù)，該技術(shù)將加氫處理、臨氫降凝和補(bǔ)充精制三種工藝組合在一起，通過(guò)催化劑級(jí)配組合、優(yōu)化和適宜的工藝條件，保證裝置實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。環(huán)烷基餾分油經(jīng)加氫處理深度脫硫、脫氮，及部分芳烴加氫飽和后的生成油，無(wú)需分離出氨氣，直接進(jìn)入臨氫降凝反應(yīng)器進(jìn)行降凝反應(yīng)，然后補(bǔ)充精制獲得高質(zhì)量產(chǎn)品。

環(huán)烷基餾分油組合加氫生產(chǎn)特種油品技術(shù)于2009年10月在一套20萬(wàn)t/a裝置工業(yè)應(yīng)用，以進(jìn)口高硫和高凝點(diǎn)環(huán)烷基餾分油為原料，生產(chǎn)出低凝環(huán)烷基特種產(chǎn)品。該過(guò)程的產(chǎn)品可以通過(guò)貴金屬催化劑加氫精制，降低芳烴含量，提高產(chǎn)品光安定性和熱安定性，具體性質(zhì)列入表9，產(chǎn)品質(zhì)量可達(dá)到食品級(jí)白油要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

以異構(gòu)脫蠟催化劑為核心的加氫生產(chǎn)高檔潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油成套技術(shù)，可生產(chǎn)滿足APIⅡ類(lèi)和Ⅲ類(lèi)要求的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油以及優(yōu)質(zhì)白油產(chǎn)品。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng)和人民生活水平的提高，清潔煉油新產(chǎn)品需求強(qiáng)勁，并向高端、特種、專(zhuān)用方向發(fā)展，有必要充分利用石化企業(yè)副產(chǎn)資源優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)系列高附加值、大批量?jī)?yōu)質(zhì)精細(xì)石化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)，以高效合理利用寶貴資源，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。