潤(rùn)滑油加氫裝置汽提塔模擬優(yōu)化

于姣洋 王洋 王昊

摘 ?????要：潤(rùn)滑油與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，它廣泛應(yīng)用于合成橡膠、電力、金屬加工、油墨生產(chǎn)、制冷劑和黏合劑等行業(yè)。文章應(yīng)用HYSYS軟件，利用Absorber模塊，對(duì)汽提塔以及汽提塔的控制變量、操作變量進(jìn)行了分析，確定了汽提塔的設(shè)計(jì)操作條件，實(shí)現(xiàn)了汽提塔底油H2S含量滿足二段貴金屬催化劑的要求。

關(guān) ?鍵 ?詞：潤(rùn)滑油加氫;HYSYS;汽提塔;優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TE 624 ??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ??????文章編號(hào)： 1671-0460（2019）02-0330-04

Abstract： Lubricating oil is closely related to people's production and life. It is widely used in synthetic rubber， electric power， metal processing， ink production， refrigerants and binders and other industries. In this paper， HYSYS with absorber module was used to study the stripper as well as the control and operation variables of stripper， in order to confirm the operation condition of the stripper， and meet the requirement of the second stage precious metal catalyst for the H2S content of the stripper bottom.

Key words： Lube hydrotreating; HYSYS; Stripper; Optimization

環(huán)烷基原油具有組分收率低、芳烴含量、傾點(diǎn)高、酸值高、粘溫性差等特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)環(huán)烷基原油的渣油多用于生產(chǎn)高質(zhì)量的瀝青產(chǎn)品，其潤(rùn)滑油餾分可以生產(chǎn)變壓器油、冷凍機(jī)油和橡膠填充油等產(chǎn)品。根據(jù)環(huán)烷基原油其組分特性，采用傳統(tǒng)加工工藝難以生產(chǎn)出高品質(zhì)的潤(rùn)滑油產(chǎn)品，而采用加氫工藝可以有效的脫除環(huán)烷基原油中的芳烴等非理想組分并降低凝點(diǎn)、最大程度的保證其粘溫性，是生產(chǎn)高品質(zhì)潤(rùn)滑油產(chǎn)品的最佳方法[1-3]。

加工環(huán)烷基潤(rùn)滑油工藝主要為“加氫處理-脫蠟降凝-補(bǔ)充精制”兩段加氫工藝，加氫處理作用脫除原料中的S、N、O，飽和烯烴、芳烴;降凝部分作用是高凝點(diǎn)正構(gòu)烷烴在分子篩催化劑的作用下，發(fā)生異構(gòu)化作用，生成低凝點(diǎn)的支鏈烷烴;補(bǔ)充精制作用進(jìn)一步飽和烯烴、芳烴，保證產(chǎn)品的氧化安定性。加氫油安定性差的主要影響因素包括：氮化物、重芳烴、極性化合物以及部分飽和多環(huán)芳烴。目前多數(shù)人認(rèn)為多環(huán)芳烴是造成潤(rùn)滑油油品光穩(wěn)定性變差的主要因素[4-8]。從加氫裂化反應(yīng)歷程可知，部分飽和多環(huán)芳烴是稠環(huán)芳烴加氫裂化的產(chǎn)物。既使極少量的多環(huán)芳烴在光作用下，由于其自身不穩(wěn)定性，可以使?jié)櫥陀推钒l(fā)生色變[4-8]。只有將脫蠟基礎(chǔ)油中部分飽和的多環(huán)芳烴全部飽和，才能從根本上解決加氫基礎(chǔ)油的光穩(wěn)定性問(wèn)題。

由于元素周期表中的第VIII族金屬具有特殊的電子結(jié)構(gòu)和催化性質(zhì)，對(duì)芳烴特別是多環(huán)和稠環(huán)芳烴具有較強(qiáng)的加氫飽和能力，因此采用貴金屬鉑和鈀作為芳烴加氫飽和催化劑的活性金屬組分[9]。貴金屬催化劑具有加氫活性高、活性穩(wěn)定性好、可再生使用等特點(diǎn)，其廢催化劑還可以回收貴金屬重復(fù)使用[10，11]。利用貴金屬催化劑在高壓下較強(qiáng)的深度芳烴飽和能力，實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定生產(chǎn)低溫性能、粘溫性能和光、熱安定性能均優(yōu)異的潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的目的。

但是貴金屬催化劑對(duì)S、N含量要求極其嚴(yán)格，H2S很容易與催化劑中的主要活性組分Pt、Pd結(jié)合，使催化劑的活性中心中毒，必須限定二段進(jìn)料中H2S含量。

汽提塔的作用通過(guò)汽提氣降低油氣分壓來(lái)脫除汽提塔底油中的H2S含量，是裝置中的關(guān)鍵設(shè)備之一，對(duì)二段反應(yīng)部分的穩(wěn)定操作起到至關(guān)重要作用。本文主要應(yīng)用HYSYS軟件對(duì)潤(rùn)滑油加氫工藝中的汽提塔做模擬及優(yōu)化，以確定最優(yōu)的設(shè)計(jì)操作條件。

1 ?汽提塔的模擬

1.1 ?汽提塔模型的建立

汽提塔的原料為潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)加氫處理后的反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)產(chǎn)物為脫除非理想組分的潤(rùn)滑油餾分油以及少量輕烴、硫化氫、氨、未反應(yīng)的氫氣。汽提塔的原料性質(zhì)詳見(jiàn)表1[12]。

汽提塔的設(shè)計(jì)采用Absorber模塊，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)有12層塔板。全塔模擬采用PR狀態(tài)方程，該方程用于VLE兩相平衡、焓、熵計(jì)算，用于氣體密度計(jì)算，具有在較寬的溫度、壓力條件下準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)各種體系的特點(diǎn)[13]。汽提塔不設(shè)冷凝器、重沸器、回流罐。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)原料-產(chǎn)品換熱器換熱后從頂部注入到汽提塔，塔底通入汽提氣。經(jīng)過(guò)汽提后的汽提塔底油進(jìn)入到二段反應(yīng)部分。主要為氫氣、輕烴、H2S、NH3、油氣的汽提塔頂氣從塔頂排出。汽提塔模型見(jiàn)圖1。

1.2 ?汽提塔的設(shè)計(jì)控制方案

汽提塔的主要作用為通過(guò)汽提氣的汽提作用降低油氣分壓從而脫除塔底油中的輕烴、氫氣、硫化氫、氨，汽提塔頂氣主要為輕烴、氫氣、硫化氫、氨。汽提塔的工藝目標(biāo)控制汽提塔底油中硫化氫含量滿足貴金屬催化劑對(duì)雜質(zhì)含量的要求[12，14]。維持塔壓一定的情況下，通過(guò)調(diào)整汽提塔進(jìn)料入口溫度及汽提氣的注入量，達(dá)到汽提塔底油硫化氫含量滿足貴金屬催化劑對(duì)雜質(zhì)含量的要求。對(duì)汽提塔的模擬，控制變量分別為汽提塔進(jìn)料入口的溫度以及汽提氣的注入量[12]。因此，要求選擇控制汽提塔進(jìn)料入口溫度為280 ℃;控制汽提氣的注入量為18 000 Nm3/h。