高檔白油生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景分析

李 濤

(中國石化揚子石油化工有限公司南京研究院，江蘇 南京 210048)

白油，別名液體石蠟，是經(jīng)過深度精制過程脫除雜質(zhì)(芳烴、硫、氮和氧等)而得到的無色、無味、無腐蝕性的特種礦物油品，組成基本為C16～C31飽和烴類(環(huán)烷烴和烷烴)，相對分子質(zhì)量為300～400。白油具有良好的化學(xué)惰性及優(yōu)良的光、熱穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于日化行業(yè)、藥品生產(chǎn)、食品加工、纖維和紡織、聚苯乙烯樹脂、石油化學(xué)工業(yè)、塑料和橡膠加工、皮革加工、儀表和電力、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。白油通常根據(jù)其飽和烴的純度進行分類，主要分為粗白油、工業(yè)白油、化妝品級白油、食品級白油和醫(yī)藥級白油五大品類，后三大類統(tǒng)稱為高檔白油[1-2]。

1 高檔白油生產(chǎn)與技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 技術(shù)現(xiàn)狀

白油是以潤滑油基礎(chǔ)油和加氫裂化尾油等餾分為原料，采用磺化法、溶劑萃取法、加氫精制法、α-烯烴聚合法、費托合成法等工藝制得。目前高檔白油主要采用加氫精制法、α-烯烴聚合法、費托合成法生產(chǎn)工藝，其中加氫精制法是主要的生產(chǎn)方法[3-5]。

加氫精制法生產(chǎn)白油，其主要原理是通過高壓加氫，使原料油中的硫、氮、氧等非烴化合物氫解，使烯烴、芳烴選擇加氫飽和，并脫除金屬、瀝青膠質(zhì)等雜質(zhì)。在加氫過程中的主要反應(yīng)為脫硫、脫氮、脫氧，烯烴和芳烴的飽和以及加氫脫金屬。由于產(chǎn)品對芳烴質(zhì)量分數(shù)的限制極其嚴格，而芳烴加氫受熱力學(xué)平衡限制難以在高溫下進行，故需要采用高壓加氫。加氫反應(yīng)壓力一般為16～20 MPa，反應(yīng)溫度為200～410 ℃。

各類白油的主要分類指標(biāo)為色度、易炭化物、紫外吸光度、黏度和重金屬含量等。根據(jù)所用原料和對產(chǎn)品要求的不同，可采用一段加氫或多段加氫。對于質(zhì)量較好的原料(如加氫裂化未轉(zhuǎn)化油，或經(jīng)過酸預(yù)精制的潤滑油基礎(chǔ)油，一般芳烴質(zhì)量分數(shù)低于5%)，經(jīng)過一段加氫可以得到工業(yè)級白油甚至食品級、化妝級白油；對于質(zhì)量一般的原料(如潤滑油基礎(chǔ)油或溶劑精制脫蠟油等，芳烴質(zhì)量分數(shù)10%～20%)，需要兩段加氫，一段加氫可以得到工業(yè)級白油，二段加氫可以得到食品級、化妝品級白油；若原料性質(zhì)更差(如減壓餾分油)，則需要三段以上加氫[6-8]。

一段加氫主要目的是通過加氫處理除去硫、氮、氧和使部分芳烴飽和；二段加氫則是臨氫降凝/異構(gòu)脫蠟，主要目的是除去蠟組分；三段以上加氫是加氫精制，主要目的是深度脫除不飽和芳烴。一段加氫處理采用抗硫、氮的非貴金屬催化劑，三段以上加氫主要為芳烴深度飽和過程，催化劑通常為高鎳或貴金屬催化劑。

1.2 生產(chǎn)現(xiàn)狀

近年來國內(nèi)工業(yè)級白油以及高檔白油生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)量均處于逐年增長的態(tài)勢，產(chǎn)品質(zhì)量也有較大提升，2012年我國白油產(chǎn)量為935 kt，2019年增長至1 628 kt。但國內(nèi)白油生產(chǎn)水平與國外相比仍有差距，生產(chǎn)發(fā)展不均衡，主要以生產(chǎn)工業(yè)級白油為主。食品級、化妝品級、醫(yī)藥級等高檔白油的生產(chǎn)技術(shù)含量較高，而且認證嚴格、復(fù)雜、門檻較高，僅有一小部分煉廠能生產(chǎn)。

近年來由于高檔白油市場缺口較大，產(chǎn)品附加值及利潤較高，且隨著汽柴油升級，市場上白油生產(chǎn)原料品質(zhì)優(yōu)化、供應(yīng)增多，國內(nèi)煉廠在新建工業(yè)級白油項目時，大多一并申請投建配套食品、化妝品級白油裝置，以提高項目利潤率。目前可生產(chǎn)高檔白油的企業(yè)包括中國石油克拉瑪依石化公司、中國石油大慶石化分公司、天津凱威永利聯(lián)合化學(xué)有限責(zé)任公司、山東清河化工科技有限公司、河北飛天石化集團有限公司、山東黃河新材料科技有限公司、中海油氣(泰州)石化有限公司等。

中國石油大慶石化分公司的白油加氫裝置由中國石油自主研發(fā)設(shè)計，于2003年7月建成投產(chǎn)，產(chǎn)能為30 kt/a，為國內(nèi)首套食品級白油生產(chǎn)裝置。產(chǎn)品依托大慶油田優(yōu)質(zhì)石蠟基原油，引進雪佛龍異構(gòu)脫蠟專利技術(shù)，以自產(chǎn)高品質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油為原料，通過高壓低溫深度加氫制得，其硫、易碳化物和芳烴的質(zhì)量分數(shù)極低，氧化安定性好，各項指標(biāo)優(yōu)異、質(zhì)量穩(wěn)定、適用性強。目前產(chǎn)品已取得美國食品藥物管理局(FDA)、美國國家衛(wèi)生基金會(NSF)注冊及認證，并廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥級白油、食品加工、玩具制造、日化、鋰電池隔膜、工業(yè)催化劑等高端領(lǐng)域。特別是2019年7月以來，公司重點研發(fā)的窄餾程4號食品級白油產(chǎn)品，分別在兩套聚丙烯裝置進行了工業(yè)化應(yīng)用和主催化劑配置，正式使用后效果良好，品質(zhì)優(yōu)于進口并實現(xiàn)了國產(chǎn)化替代。

2010年1月，天津凱威投資集團有限公司和渤?；ぜ瘓F天津堿廠共同組建天津凱威永利聯(lián)合化學(xué)有限責(zé)任公司，生產(chǎn)多種黏度的化妝品、食品、醫(yī)藥級白油產(chǎn)品，核心技術(shù)引自美國雪佛龍魯姆斯(CLG)公司的貴金屬加氫精制工藝。

2012年,中國石油克拉瑪依石化公司采用全加氫技術(shù)完成了4號食品級白油工業(yè)首次試生產(chǎn),多年來產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定。

2020年初，河北飛天石化集團有限公司的50 kt/a食品級白油裝置投產(chǎn)。

2020年5月，中海油氣(泰州)石化有限公司海疆HJP食品級白油成功獲得FDA國際認證，標(biāo)志著海疆潤滑油從此邁入食品領(lǐng)域。

2020年6月，山東清河化工科技有限公司投資建設(shè)的高端特種油加氫裝置開車，裝置產(chǎn)出的API Ш類和API Ш+類潤滑油基礎(chǔ)油、醫(yī)藥、食品級白油產(chǎn)品質(zhì)量全部合格。該裝置異構(gòu)脫蠟單元進料600 kt/a，以公司自產(chǎn)加氫裂化尾油為原料，生產(chǎn)API Ш類高檔潤滑油基礎(chǔ)油520 kt/a；以上述基礎(chǔ)油和加氫裂化側(cè)線油調(diào)和組分，生產(chǎn)各牌號工業(yè)級白油520 kt/a，食品級白油100 kt/a。

2020年7月山東黃河新材料科技有限公司30 kt/a食品級白油裝置產(chǎn)品獲得淄博市市場監(jiān)督管理局頒發(fā)的食品生產(chǎn)許可證。該裝置采用了中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的新一代貴金屬白油加氫專用催化劑及白油深度加氫技術(shù)，不僅能夠生產(chǎn)常規(guī)產(chǎn)品，還可以根據(jù)客戶要求進行高端白油產(chǎn)品的定制。

2021年4月山東清沂山石化科技有限公司在高端特種油的基礎(chǔ)上再次開發(fā)出食品級白油，并取得食品生產(chǎn)許可證。據(jù)報道，該食品級白油產(chǎn)品中鉛和芳烴含量遠遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)，各項指標(biāo)均滿足和超過食品添加劑白油國家標(biāo)準(zhǔn)(《GB 1886.215—2016》)指標(biāo)要求，并且可根據(jù)客戶不同要求，定制化生產(chǎn)不同牌號的產(chǎn)品。

海南漢地陽光石油化工有限公司150 kt/a醫(yī)藥食品級白油項目正在進行生產(chǎn)設(shè)備調(diào)試，預(yù)計2022年下半年投料生產(chǎn)，屆時國內(nèi)高檔白油總產(chǎn)能將達到550 kt/a。

2021年國內(nèi)高檔白油主要生產(chǎn)企業(yè)見表1。

表1 2021年國內(nèi)高檔白油生產(chǎn)企業(yè) kt/a

續(xù)表1

2 高檔白油市場應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

2.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著國家對食品安全的日益重視，高檔白油市場變得越來越重要。目前食品級白油主要應(yīng)用在需要進行直接接觸的食品行業(yè)，例如糧油加工等食品脫模、上光，蔬果存儲及保鮮，食品、紙巾及衛(wèi)生用品加工設(shè)備的潤滑及刀具防銹等；在高端農(nóng)藥行業(yè)，考慮到農(nóng)藥會直接接觸到農(nóng)作物，出口乳油殺蟲劑企業(yè)在生產(chǎn)過程中多使用食品級白油作為原料。醫(yī)用級白油主要應(yīng)用在藥用基礎(chǔ)油、手術(shù)器械、制藥器械的潤滑、軟膠囊生產(chǎn)中的脫模等?；瘖y品級白油主要應(yīng)用于保濕劑、防曬劑、潤膚油、沐浴油、護發(fā)產(chǎn)品以及油膏類化妝日用品的基礎(chǔ)油[9-12]。

高檔白油由于其優(yōu)異的產(chǎn)品性質(zhì)，除應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和化妝品行業(yè)外，還可應(yīng)用于樹脂加工、橡膠填充、鋰電池隔膜等行業(yè)中。高端的鋰電池隔膜生產(chǎn)廠家采用化妝品和食品級白油作為增塑劑、致孔劑，聚苯乙烯專用白油主要用在聚苯乙烯、氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物等環(huán)保安全性要求高的聚合物生產(chǎn)工藝中。聚苯乙烯相對分子質(zhì)量較高，在加工過程中需要采取一定的措施以降低機械磨損、能量消耗及熔體黏度，目前最有效的途徑是使用性能優(yōu)異的潤滑劑-聚苯乙烯專用白油。食品級白油在硅膠橡塑行業(yè)應(yīng)用及用量非常大，包括食品塑料的生產(chǎn)(口杯等)也需使用食品級白油進行增塑，避免因采用工業(yè)級白油生產(chǎn)而對人體造成傷害。

2.2 市場現(xiàn)狀

近年來隨著生活水平的提高和對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越嚴格，高檔化妝品級和食品級白油的用量逐年增長，但食品級白油和高黏度聚苯乙烯白油仍需要部分進口。

國內(nèi)食品級白油主要集中在華北、華東和沿江地區(qū)，這3個地區(qū)的產(chǎn)能占全國總產(chǎn)能的85%。而食品級白油的主要應(yīng)用領(lǐng)域也集中在這些區(qū)域，由于各家生產(chǎn)工藝及加氫精度不同，價格也不盡相同。2021年1月底至2月初，我國白油均價為4 000～4 600元/t，7月底上漲至5 500～5 600元/t。

2021年10月18日，中國石油公布《產(chǎn)品價格調(diào)整說明》，中國石油下屬各煉廠所生產(chǎn)的工業(yè)白油、增塑劑以及化妝、食品級白油產(chǎn)品納入成品油消費稅繳范圍內(nèi)。同時由于國際原油價格的持續(xù)上漲，導(dǎo)致我國白油產(chǎn)品價格也出現(xiàn)大幅度上漲，2022年1月底至2月初，白油均價已經(jīng)上漲至7 100～7 500元/t，高檔白油的均價達到10 000元/t以上。

3 發(fā)展前景

從市場應(yīng)用來看，高檔白油在國外的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，國內(nèi)在食品、醫(yī)藥、化妝品、樹脂加工、橡膠填充等領(lǐng)域的應(yīng)用還有待進一步挖掘和拓展，應(yīng)用潛力較大。尤其是隨著近年來人民生活水平的提高，人們對生活品質(zhì)要求的上升，我國的化妝品業(yè)、塑料工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥業(yè)已進入一個快速發(fā)展時期，對食品級和化妝品級高檔白油的需求也隨之增加，對白油品質(zhì)提出了更高的要求。因此在產(chǎn)品上，我國白油將呈現(xiàn)國產(chǎn)替代進口、高端替代低端發(fā)展趨勢，其中化妝品級、食品級、醫(yī)藥級高檔白油市場發(fā)展?jié)摿^大。

從市場需求來看，與發(fā)達國家相比，由于我國高檔白油的生產(chǎn)起步較晚，消費相對滯后，市場開發(fā)力度也不夠，并且國內(nèi)高檔白油產(chǎn)品相應(yīng)的管控標(biāo)準(zhǔn)也不夠配套完善，導(dǎo)致國內(nèi)部分食品、醫(yī)藥級白油使用廠家選擇了高價進口白油。食品級白油認可度較高的兩個認證分別是NSF和FDA。NSF和FDA規(guī)定，H1級食品級白油被批準(zhǔn)可以與食品和飲料有偶爾接觸；在食品加工工業(yè)中使用的H2級食品級潤滑劑，不能與食品接觸。我國GB 1886.215—2016標(biāo)準(zhǔn)要求食品行業(yè)所使用的潤滑油應(yīng)為食品級潤滑油，該標(biāo)準(zhǔn)將食品級白油劃分為低黏度、中高黏度兩大類,但市場缺乏有效監(jiān)管。隨著近年來對食品安全的關(guān)注度提升，越來越多的食品加工企業(yè)開始使用正規(guī)的食品級白油，市場需求量也逐年增加，高檔白油市場還存在一定缺口。近期來看，白油納入消費稅繳納范圍，白油產(chǎn)品價格出現(xiàn)大幅上漲，這對我國白油生產(chǎn)相關(guān)企業(yè)來說既是機遇，同時也是挑戰(zhàn)，對國內(nèi)白油行業(yè)發(fā)展將起到積極推動作用。

4 結(jié)語

由于高檔白油產(chǎn)品附加值高，生產(chǎn)利潤高，可以充分利用石化企業(yè)副產(chǎn)資源，因此成為近年來行業(yè)投資的熱點。目前我國白油產(chǎn)業(yè)布局不合理,黏度牌號不齊全,受加工技術(shù)的限制,高檔白油市場存在一定缺口，高黏度食品級白油、苯乙烯專用白油等部分品種高檔白油仍需要依賴進口。國內(nèi)工業(yè)白油生產(chǎn)企業(yè)如能適時進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，擴建加氫處理及精制裝置，把工業(yè)白油升級發(fā)展為高檔白油，替代進口為企業(yè)增效，同時，如果能滿足國際食品和藥品高端資質(zhì)認證，還可以進一步布局出口市場。