基礎(chǔ)油質(zhì)量升級過程中的技術(shù)提升

郭保坤

摘要：為充分利用勝利臨盤原油，濟(jì)南分公司通過一系列的技術(shù)改造及配套建設(shè)，將原有的基礎(chǔ)油生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)革新，將產(chǎn)品質(zhì)量由原來的MVI系列基礎(chǔ)油提高至HVIⅡ系列基礎(chǔ)油。在此技術(shù)改造過程中，潤滑油加氫裝置采用高壓加氫技術(shù)，酮苯脫蠟裝置采用溶劑優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬餾分進(jìn)料，第一次在酮苯裝置試用100 m2真空濾機(jī)，采用專利技術(shù)對丙烷脫瀝青裝置塔內(nèi)件進(jìn)行改造等技術(shù)，使得濟(jì)南分公司潤滑油生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)趕上甚至超過國內(nèi)先進(jìn)水平。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)油；技術(shù)提升；酮苯；丙烷脫瀝青；潤滑油加氫

中圖分類號：TE624.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：In order to make full use of Linpan crude oil， SINOPEC Jinan Company made technological improvement for the base oil production system and products were upgraded to series of HVIⅡ base oil from series of MVI base oil through a series of technical renovation and ancillary facilities construction. In the technical renovation， high pressure hydrogenation technology was adopted in lubricating oil hydrogenation unit； solvent optimization technology was adopted in ketone-benzol dewaxing unit to gain wide fraction feedstock； 100 m2 vacuum filters were used in ketone-benzol dewaxing unit for the first time and patent technology was applied for tower internals in propane deasphalting unit. After the series of technical renovation， the key lubricating oil production technology of SINOPEC Jinan Company has caught up with and even surpassed the domestic advanced level.

Key words：base oil； technical renovation； ketone-benzol； propane deasphalting； lubricating oil hydrogenation

0引言

自1981年中國石化濟(jì)南分公司（下簡稱濟(jì)南分公司）便以臨商原油為原料生產(chǎn)低黏度指數(shù)的潤滑油基礎(chǔ)油，主要生產(chǎn)流程為：常減壓蒸餾→酮苯脫蠟→糠醛精制→白土補(bǔ)充精制；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以MVI類基礎(chǔ)油為主HVIⅠ類為輔。近年來，隨著原油加工量的不斷提高，開始摻煉勝利油和進(jìn)口油，由于勝利原油質(zhì)量較差，進(jìn)口油品種變化較大，濟(jì)南分公司利用原料依賴型的“老三套”工藝生產(chǎn)的基礎(chǔ)油產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)出現(xiàn)劣質(zhì)化趨向。

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)潤滑油市場對高檔基礎(chǔ)油產(chǎn)品的需求量日益提高[1]。為適應(yīng)市場的需要，改變濟(jì)南分公司基礎(chǔ)油產(chǎn)品日益劣質(zhì)化的趨勢，在中國石化石油化工科學(xué)研究院（下簡稱石科院）實(shí)驗(yàn)室及中試的研究基礎(chǔ)上，充分利用濟(jì)南分公司獨(dú)有的臨盤原油，采用“老三套”與加氫處理相結(jié)合的組合工藝，將基礎(chǔ)油質(zhì)量由MVI系列升級至HVI Ⅱ系列，副產(chǎn)品為高品質(zhì)的全精煉石蠟與微晶蠟。

項(xiàng)目建設(shè)涉及的主要內(nèi)容為：對原閑置的常減壓裝置進(jìn)行改造，建設(shè)成為潤滑油型常減壓蒸餾裝置；改造原丙烷脫瀝青裝置，提高輕脫油質(zhì)量及收率，為光亮油生產(chǎn)提供合格原料；糠醛精制裝置、白土補(bǔ)充精制裝置進(jìn)行配套擴(kuò)能；新建潤滑油加氫裝置；酮苯脫蠟裝置在擴(kuò)能的同時(shí)增設(shè)蠟脫油系統(tǒng)；淘汰石蠟發(fā)汗工藝，石蠟白土精制裝置及成型適當(dāng)擴(kuò)能。在這一系列的改造及新建裝置的建設(shè)過程中，采用了一系列新的措施。

1技術(shù)提升措施

1.1采用高壓加氫技術(shù)

在原料預(yù)處理（丙烷脫瀝青）→糠醛精制→潤滑油加氫→酮苯脫蠟→白土補(bǔ)充精制技術(shù)路線中，潤滑油加氫為核心裝置，其加氫改質(zhì)壓力的選擇尤其重要?？啡┚坪螅现械某憝h(huán)芳烴及部分高極性物質(zhì)基本被脫除，為潤滑油加氫裝置設(shè)計(jì)更高的氫分壓創(chuàng)造了良好條件，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室中試，潤滑油加氫裝置反應(yīng)器入口設(shè)計(jì)氫分壓為16 MPa左右，原料首先進(jìn)行深度加氫處理，脫除其中的硫、氮等雜質(zhì)，進(jìn)行芳烴飽和及適度開環(huán)反應(yīng)，降低多環(huán)芳烴及多環(huán)環(huán)烷烴的含量，達(dá)到提高黏度指數(shù)的目的；在加氫補(bǔ)充精制反應(yīng)器內(nèi)，對加氫處理過程產(chǎn)生的少量不飽和組分進(jìn)行加氫飽和，改善產(chǎn)品安定性及顏色。

潤滑油高壓加氫裝置由兩大部分組成，即反應(yīng)部分與分餾部分。反應(yīng)部分由高壓加氫處理與加氫后精制組成；分餾部分由常壓分餾與減壓分餾兩個(gè)小系統(tǒng)組成。反應(yīng)部分的加氫處理與加氫后精制反應(yīng)器設(shè)計(jì)氫分壓 16.0 MPa，共用一套新氫壓縮機(jī)與循環(huán)氫壓縮機(jī)。反應(yīng)部分的主要設(shè)備有進(jìn)料加熱爐、反應(yīng)器、熱高壓分離器、冷高壓分離器、熱低壓分離器、原料油換熱器、進(jìn)料泵、新氫壓縮機(jī)、循環(huán)氫壓縮機(jī)等。分餾部分由常壓塔與減壓塔組成。常壓塔分出汽油與煤油，減壓塔分出輕柴油與各種潤滑油基礎(chǔ)油。高壓加氫典型設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

經(jīng)高壓加氫改質(zhì)及油蠟物理分離后，基礎(chǔ)油各項(xiàng)指標(biāo)均高于標(biāo)準(zhǔn)值；除嗅味外（由于標(biāo)準(zhǔn)升級，嗅味由2級提高至1級）及微晶蠟針入度外（與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制定對象有關(guān)），石蠟產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；表3顯示，高壓深度飽和及脫硫脫氮后，作為大分子富集的石蠟產(chǎn)品中稠環(huán)芳烴含量極低，通過醫(yī)藥食用性能標(biāo)準(zhǔn)方法的檢測，稠環(huán)芳烴含量幾乎低于標(biāo)準(zhǔn)值一個(gè)數(shù)量級。即，經(jīng)溶劑精制預(yù)處理的原料，選擇高壓加氫的技術(shù)路線，不僅生產(chǎn)出可以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品，且產(chǎn)品的環(huán)保性能可以做到醫(yī)藥食品級別，有著較為深遠(yuǎn)的開發(fā)潛力。

1.2酮苯脫蠟脫油裝置主要優(yōu)化措施

1.2.1采用溶劑優(yōu)化措施實(shí)現(xiàn)寬餾分進(jìn)料

原料餾分范圍不同，其低溫結(jié)晶的結(jié)構(gòu)也不相同，350～450 ℃的原料在低溫下一般為片狀結(jié)構(gòu)，過濾時(shí)較易形成濾餅，在多點(diǎn)溶劑注入稀釋的作用下，油蠟分離效果較為理想；450～500 ℃及以上餾分的原料在低溫下一般蠟結(jié)晶為針狀，過濾時(shí)不易形成濾餅，且容易阻塞濾布，造成過濾機(jī)失效頻繁，溶劑加入點(diǎn)也與低餾分原料有較大差別。國內(nèi)類似裝置處理不同餾分范圍的原料一般采用輕、重酮苯脫蠟脫油裝置分開處理的原則。

為解決此問題，在方案設(shè)計(jì)時(shí)，濟(jì)南分公司通過采用注入溶劑優(yōu)化、循環(huán)溶劑配比靈活調(diào)節(jié)等措施應(yīng)對不同的輕重原料。注入溶劑優(yōu)化控制以酮苯脫蠟脫油裝置的總預(yù)稀釋流量，五個(gè)流路的一次溶劑流量，五個(gè)流路的二次溶劑流量，三次溶劑流量，四路冷洗溶劑流量為調(diào)優(yōu)前饋?zhàn)兞?，通過在線優(yōu)化這些變量，調(diào)節(jié)結(jié)晶過程的主要工藝參數(shù)（例如溫度），以達(dá)到在物料到達(dá)真空過濾機(jī)前，達(dá)到較好的結(jié)晶狀態(tài)、流動狀態(tài)，通過真空過濾機(jī)達(dá)到較高的分離效率。循環(huán)溶劑配比調(diào)節(jié)系統(tǒng)即指通過在裝置外設(shè)置兩個(gè)大型溶劑調(diào)節(jié)罐，裝置內(nèi)各溶劑回收系統(tǒng)的溶劑冷卻器后均設(shè)置通往干、濕溶劑系統(tǒng)的調(diào)節(jié)管線，根據(jù)化驗(yàn)分析結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)回注至結(jié)晶系統(tǒng)的溶劑配比，從而達(dá)到根據(jù)輕重物料的不同，靈活的調(diào)節(jié)丁酮與甲苯的配比，為物料中蠟的結(jié)晶營造良好的環(huán)境。

改造后，經(jīng)試生產(chǎn)，濟(jì)南分公司在一套酮苯脫蠟裝置中可處理350～500 ℃及以上的不同種原料，生產(chǎn)以HVI Ⅱ6、HVI Ⅱ10、HVI Ⅱ150BS為主的多種產(chǎn)品。

1.2.2第一次采用國產(chǎn)100 m2脫蠟轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)

酮苯裝置改造時(shí)，國內(nèi)酮苯脫蠟裝置普遍使用的真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)有50 m2和100 m2兩種，而100 m2真空過濾機(jī)全部采用進(jìn)口，其具有單臺處理量大、維護(hù)方便、節(jié)省空間等優(yōu)勢，國內(nèi)尚無生產(chǎn)應(yīng)用的先例。在改造中受裝置空間和項(xiàng)目資金的制約，經(jīng)多次討論，最終確定使用100 m2國產(chǎn)真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)。

100 m2轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)與50 m2轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)的操作程序基本一致，即：吸濾-溶劑清洗-干燥、凈化（預(yù)反吹）-反吹卸料-冷反洗；其原理結(jié)構(gòu)相似，都是由濾槽、轉(zhuǎn)鼓、輸蠟器、注油器、分配盤、電機(jī)等構(gòu)成。不同的地方就是100 m2真空濾機(jī)的體積比50 m2真空濾機(jī)大了許多，主要是長度增加；輸蠟器增加了中間支撐軸承；繞線組數(shù)不同；分配頭的布局和開孔不同，最大加工負(fù)荷不同，具體異同數(shù)據(jù)對比見表5。

經(jīng)試投用，在處理量相較50 m2真空濾機(jī)增加一倍的情況下，100 m2真空濾機(jī)的油蠟分離效果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求；轉(zhuǎn)鼓、刮刀、注油系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，基本沿襲了原50 m2真空濾機(jī)的操作方便、分離效果良好的優(yōu)點(diǎn)。

1.3丙烷脫瀝青裝置抽提塔進(jìn)行專利技術(shù)改造

丙烷脫瀝青油作為光亮油產(chǎn)品的原料，其質(zhì)量及產(chǎn)量均非常關(guān)鍵。原50萬t/a丙烷脫瀝青裝置采用的是老式轉(zhuǎn)盤抽屜塔，輕脫油及重脫油進(jìn)入催化或者摻煉入焦化裝置，目的產(chǎn)品為瀝青。質(zhì)量升級后，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的光亮油，丙烷脫瀝青裝置的目的產(chǎn)品由原來的瀝青改為輕脫油，作為萃取工藝的核心，萃取塔內(nèi)件提升改造非常關(guān)鍵。經(jīng)過考察對比，將原50萬t/a丙烷脫瀝青裝置改造為60萬t/a丙烷脫瀝青裝置的過程中，采用了由清華大學(xué)開發(fā)的FG系列蜂窩規(guī)整聚結(jié)型填料技術(shù)，此技術(shù)為專利技術(shù)，通過使用大通量的菱形通道技術(shù)，營造較為合理的兩相接觸面，實(shí)現(xiàn)了較高的分離效率。沉降塔及抽提塔改造的主要內(nèi)容見表6。

經(jīng)試生產(chǎn)，相較改造前，在處理量提高10%的狀況下，目的產(chǎn)品輕脫油的100運(yùn)動黏度控制在27.5 ～32.5 mm2/s時(shí)，殘?zhí)啃∮?.5%，收率達(dá)到20%以上，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也為光亮生產(chǎn)基地建設(shè)項(xiàng)目的關(guān)鍵產(chǎn)品HVI Ⅱ150BS的生產(chǎn)提供了合格原料。具體改造前后主要工藝參數(shù)及輕脫油質(zhì)量見表7。

2小結(jié)

從1970年至2012年，自建廠至世紀(jì)之初，濟(jì)南分公司潤滑油生產(chǎn)工藝雖然歷經(jīng)了多次改造，但在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上仍處于低端的基礎(chǔ)油生產(chǎn)模式，傳統(tǒng)的“老三套”生產(chǎn)工藝雖然在八九十年代給濟(jì)南分公司帶來了豐碩的利潤，但在21世紀(jì)已經(jīng)不再適應(yīng)新的需要。潤滑油加氫的高壓改質(zhì)，酮苯裝置的單套裝置處理寬餾分物料，酮苯裝置第一次成功采用國產(chǎn)100 m2真空濾機(jī)，以及丙烷脫瀝青裝置塔內(nèi)件改造采用清華大學(xué)專利技術(shù)等，濟(jì)南分公司潤滑油生產(chǎn)工藝發(fā)生了徹底的變革，由原來的物理分離的生產(chǎn)工藝轉(zhuǎn)變成了以高壓加氫為核心的化學(xué)改質(zhì)的生產(chǎn)工藝，在產(chǎn)品質(zhì)量得到較大提升的同時(shí)，也在一些關(guān)鍵工藝技術(shù)上趕上甚至超過了國內(nèi)同類生產(chǎn)工藝的技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 祖德光，石亞華，王玉章，等.我國當(dāng)前基礎(chǔ)油生產(chǎn)中應(yīng)重視的問題[J].石油煉制與化工， 2005，36（2）：12-13.