11润滑油基础油的生产

石油炼制工程第十一章润滑油基础油的生产2基础油的主要性质要求及其与组成的关系1）粘度2）粘温特性3）低温流动性4）抗氧化安定性5）残炭6）溶解能力7）闪点馏分越重粘度越大。沸点相近时，烷烃粘度小，芳烃粘度大，环状烃居中。蒸馏切割馏程合适的馏分。烷烃粘温特性好，环状烃粘温特性不好，环数越多粘温特性越差。脱除多环短侧链芳烃。长链烃凝点高，低温流动性差。脱除高凝固点的烃类。非烃类化合物安定性差。形成残炭主要物质是润滑油中的多环芳烃、胶质、沥青质。提高蒸馏精度，脱除胶质沥青质。溶解能力指对添加剂和氧化产物的溶解能力。一般来说，烷烃的溶解能力差，芳烃的溶解能力强。安全性指标。馏分越轻闪点越低，轻组分含量越多闪点越低。蒸馏切割馏程合适的馏分，并气提脱除轻组分。3生产基础油的过程是一个剔除非理想组分的过程。润滑油的理想组分——分支比较多的异构烷烃；少环长侧链的环烷烃，少环长侧链的芳烃。非理想组分——多环短侧链的芳香烃，含硫，含氮，含氧化合物及少量的胶质，高凝点烃类。4基础油生产过程原油合适的粘度脱去胶质、沥青质除去非理想组分除去蜡烃组分补充精制基础油5生产润滑油基础油的原料（润滑油料）：常减压蒸馏切割得到各种馏程的润滑油馏分减压渣油（经溶剂脱沥青得到残渣润滑油馏分）“老三套”工艺：①溶剂精制除去各种润滑油馏分中的非理想组分②溶剂脱蜡以除去高凝点组分，降低其凝点③白土或加氢补充精制该法受原油本身化学组成的限制很大，低硫石蜡基原油是润滑油的良好原料。6润滑油的生产工序①切取原料（蒸馏）②脱沥青（对残渣原料）③精制④脱蜡⑤补充精制和后处理⑥调合7常压渣油渣油减压蒸馏溶剂精制酮苯脱蜡白土或加氢精制两烷脱沥青蜡膏抽出油减一线减二线减三线减四线减压渣油图11-4传统方法制取基础油的流程示意图沥青8基础油生产工艺过程简介——溶剂精制工艺常压渣油减压塔减二酮苯脱蜡装置轻脱油白土补充精制装置150N400N650N120BS糠醛精制装置丙烷脱沥青装置减三减四减压渣油脱氮装置国内的溶剂精制工艺分正序及反序流程，先糠醛后酮苯为正序，先酮苯后糠醛为反序。9基础油生产工艺过程简介——二段加氢工艺润滑油料加氢处理装置蒸馏装置轻油加氢精制装置馏分油酮苯脱蜡装置125N200N500N150BS含蜡基础油10基础油生产工艺过程简介——混合加氢工艺常压渣油减压蒸馏150N馏分变压器油馏分500N馏分糠醛抽出油轻脱沥青油丙烷脱沥青糠醛精制加氢精制酮苯脱蜡加氢异构变压器油HVI150HVI500150BSVHVI沥青蜡液11基础油生产工艺过程简介——三段加氢工艺之一常压渣油减压塔减三加氢处理装置轻脱油常减压装置70N150N500N150BS糠醛精制装置丙烷脱沥青装置减四VHVI料减压渣油VHVI抽出油加氢异构装置加氢精制装置12基础油生产工艺程简介——三段加氢工艺之二常压渣油减压塔减三轻脱油常减压装置75N100N150N250N基础油罐区加氢裂化装置丙烷脱沥青装置减四减压渣油中间罐区120BS加氢异构装置加氢精制装置常压蒸馏装置汽柴油同一装置区内13基础油生产工艺过程简介——高压加氢工艺加氢工艺流程示意图润滑油料加氢处理反应器保护反应器氢气临氢降凝反应器加氢精制反应器常减压塔汽油、煤油柴油70N350N650N150BS150N基础油罐区氢气14第一节溶剂脱沥青1．溶剂脱沥青过程在炼油工业中的作用1）由渣油生产高粘度指数的重质润滑油。2）由渣油生产轻质燃料油。3）生产沥青。152、溶剂脱沥青生产基本原理渣油中的烃类和非烃类，在非极性溶剂(丙烷等)中有差异非常明显的溶解度，在一定温度范围内，溶剂对烷烃、环烷烃、少环的芳烃溶剂能力强，对胶质、沥青几乎不溶解，在抽提塔中利用二种物质的密度差，逆流接触，并在抽提塔中控制一定的温度差，生产出质量合格的脱沥青油。163．溶剂脱沥青常用溶剂脱沥青常用溶剂：丙烷、异丁烷、正丁烷、戊烷及其混合物。当以丙烷为溶剂时，脱沥青选择性高，脱沥青油的品质最好，残炭值最低，粘度适当（脱沥青油收率低）。溶剂烷烃分子增大，则脱沥青选择性降低，脱沥青油收率提高。对润滑油型溶剂脱沥青工艺，几乎都是采用丙烷脱沥青工艺。17润滑油基础油生产---丙烷脱沥青10080604020-400204080AB不溶物含量%温度℃丙烷--渣油溶解图溶剂比（体）为2﹕1从40℃～96.84℃（丙烷临界温度）渣油在液体丙烷中的溶解度由100%到0184．丙烷脱沥青的工艺流程--1）抽提部分抽提的任务是把丙烷溶剂和原料油充分接触而将原料油的润滑油组分溶解出来，使之与胶质沥青质分离。两段抽提流程轻脱沥青油（残炭值＜0.7%）、重脱沥青油（残炭值＞0.7%）抽提塔的型式：填料塔挡板塔多孔板塔转盘塔202）溶剂回收部分溶剂回收部分的任务:从含油的丙烷溶液和沥青溶液中分出丙烷，得到油和沥青。溶剂回收由四部分组成：轻脱沥青油中溶剂回收重脱沥青油溶剂回收沥青中溶剂回收低压溶剂回收21按回收工艺机理的不同，分为两类：①蒸发—冷凝回收②临界回收法（节能~30%）临界回收工艺：基本原理是由于丙烷在40℃以上时随着温度的升高溶解能力逐渐降低，当温度升高到临界温度（96.84℃），压力大于临界压力时，丙烷的溶解能力最小，几乎变为0，密度也最小，这时与油的密度差最大，脱沥青油将很容易地从丙烷中分离出来。临界回收又分两种：亚临界回收：接近临界温度下回收超临界回收：在稍高于临界温度、压力下回收溶剂回收方法22图11-4丙烷脱沥青工艺原理流程23影响溶剂脱沥青的主要因素1、温度改变温度会改变溶剂的溶解能力，越靠近临界温度则温度的影响越显著。调整抽提过程各部位的温度是主要的操作调节手段。抽提塔顶部温度提高，溶剂的密度减小、溶解能力下降、选择性加强。脱沥青油中的胶质、沥青质少，残炭值低，但收率降低。抽提塔底部温度较低时，溶剂溶解能力强，沥青中大量重组分被溶解，因而沥青中含油量减少，软化点高，脱沥青油收率高。24塔顶、塔底的温度高低应根据原料性质、脱沥青油及沥青质量要求而定。溶剂不同，要求的抽提温度也不同：丙烷50℃～90℃丁烷100℃～140℃戊烷150℃～190℃在最高允许温度以下，采用较高的温度可以降低渣油的粘度，从而改善抽提过程中的传质状况。252、压力操作压力一般不作为调节手段。选择操作压力时必须注意：①为了保证抽提操作是在双液相区内进行，对某种溶剂和某个操作温度都有一个最低限压力，操作压力应高于此最低限压力。②在近临界溶剂抽提或超临界溶剂抽提的条件下，压力对溶剂的密度有较大的影响，因而对溶剂的溶解能力的影响也大。263、溶剂组成及溶剂比乙烷对残渣油溶解度小，脱沥青油收率低，丁烷以上的低分子烷烃对残渣油溶解能力强，选择性差，脱沥青油质量差；丙烷既具有一定的溶解能力，又有较好的选择性，是良好的脱沥青溶剂，特别适合于用作生产润滑油料。当目的产品为催化裂化或加氢裂化原料时，多采用丁烷或戊烷作溶剂。为了调节溶剂的溶解能力和选择性，或受溶剂来源限制，也可采用混合溶剂。27图11-5脱沥青油收率与溶剂比关系28图11-6脱沥青油的残碳与溶剂比关系294、原料油性质渣油中油分含量多时，需较大的溶剂比，脱沥青油收率也高，相应粘度较低。原料中含油量少时，所得脱沥青油粘度高、收率低。可采用较小的溶剂比，但必须提高抽提温度，以提高丙烷的选择性，才能保证脱沥青油的质量。30第二节润滑油的溶剂精制1）润滑油粘度、粘温特性与组成的关系润滑油的理想组分：少环长侧链烃类及少分支异构烷。润滑油的非理想组分：正构烷、多环短侧链烃类和非烃化合物、胶质等。造成油品粘度指数低、抗氧化安定性差、酸值高、腐蚀性强、颜色深。312）润滑油精制的目的从润滑油原料中除去大部分多环短侧链环状烃和含S、N、O化合物及胶质等，使粘温性质、抗氧化安定性、残炭值、颜色等性质得到改善，称精制。323）精制方法①酸碱精制②溶剂精制③吸附精制④加氢精制溶剂精制是目前我国最广泛采用的精制方法。33溶剂精制----溶剂的选择烃类在极性溶剂中的溶解能力：烷烃环烷烃少环芳烃多环芳烃胶质温度高溶解能力大选择性与溶解能力是一对矛盾34选择溶剂的主要依据1.有良好的选择性；2.对非理想组分溶解能力强；3.密度较大，粘度小；4.溶剂与油有较大的沸点差；5.安定性好；6.毒性小，无爆炸危险，腐蚀性小；7.来源丰富，价格便宜。常用的溶剂：糠醛、苯酚、N-甲基吡咯烷酮（NMP）（三种溶剂的性质及使用性能对比见P431表11-7/8）35溶剂精制工艺原理利用溶剂对润滑油中的非理想组份（多环短侧链的芳烃和环烷烃、胶质、硫和氮的化合物）的溶解能力强、而对理想组分（少环长侧链的烃类）溶解能力差，在低于临界温度条件下比重差较大，在萃取塔中使溶剂和原料两者逆流接触并分层，从而使润滑油的理想组分和非理想组分分开。非理想组分：多环短侧链环状烃和含S、N、O化合物及胶质等理想组分：单环长侧链环状烃和烷烃37基础油生产---糠醛精制这是装置萃取塔流程，由于糠醛的比重大，由上部进入，原料从底部进入。通过控制原料和糠醛进塔的温度及底部循环控制萃取塔有一定的温度差。以比色或残碳作馏出口控制指标。萃取系统示意图糠醛精制油原料抽出油底循环38基础油生产---糠醛精制控制抽提塔温度的原因：从塔底到塔顶，原料中的理相组分逐渐减少，糠醛在混合液中的比重相对增加，因而在溶剂中临界溶解温度也相应提高，这就需要操作温度从下至上逐步提高，以保证精制深度。而底部温度逐步降低，使溶剂中的部分理想组分逐渐分离出来，回到精制液中去，从而减少理想组分的损失，提高精制油收率。39基础油生产---糠醛精制在操作中有如下几条规律：⑴适宜的塔顶温度可改善油品质量，提高粘温性能。⑵适宜的塔底温度主要是保证产品的收率。⑶油品密度越大，在溶剂中的溶解度也越小，为了获得质量好的精制油，抽提温度就要相应控高一点。(4)溶剂比越大，精制深度加深，能提高质量，但收率下降。40基础油生产---糠醛精制抽提溶剂的回收1)提取液和提余液中溶剂的回收：多效蒸发抽余液中溶剂较少，约15%左右。提取液中溶剂达90%以上。糠醛精制装置能耗中溶剂回收占总能耗的75～85％。精制液回收系统采用蒸汽汽提一次回收工艺。抽出液回收占回收系统的70％，采用四塔三效工艺，即三效蒸发加一效汽提回收。41多效蒸发：以多塔多次蒸发替代一塔一次蒸发，而且各塔的操作压力、温度不同，溶剂在低压下蒸发时所需要的热量是来自与高压蒸出的溶剂蒸气的冷凝潜热，从而达到降低加热炉的热负荷以及装置能耗的目的。42①从糠醛水溶液中回收糠醛：用双塔回收法糠醛-水形成共沸物，含糠醛35%。②从酚水溶液中回收酚：吸收法酚水共沸物，含酚9.2%。40℃时，酚在水中溶解度为9.6%。不能用双塔回收酚。用润滑油吸收法。2)水溶液中溶剂的回收糠醛精制工艺原则流程：包括溶剂抽提、溶剂回收和溶剂干燥三个部分。44第三节润滑油溶剂脱蜡润滑油脱蜡的目的：解决油品的低温流动性问题。油品失去流动性的原因：①粘温凝固②结构凝固45油品脱蜡的方法①冷榨脱蜡：只适用于柴油和轻质润滑油。②吸附脱蜡：如分子筛脱蜡，只适用于煤油、轻柴油脱正构烷烃。③尿素脱蜡：络合，只适用于轻柴油、轻润滑油料等低粘度油品。④细菌脱蜡：蜡由细菌转化为蛋白质后分离除去，只适用于轻质油料。46油品脱蜡的方法⑤催化脱蜡（加氢降凝）：使润滑油料中凝点较高的正构烷烃转化为凝点较低的异构烷烃和低分子烷烃，其它烃类基本不发生变化。⑥溶剂脱蜡：利用溶剂在低温下对油和蜡有不同的溶解度，在低温下溶解油而不溶解（或很少）蜡，然后用过滤方法将油与蜡分离。47溶剂脱蜡----脱蜡溶剂（1）溶剂的作用：①稀释作用：降低油品粘度，利于结晶长大；②选择性溶解：油溶于溶剂而蜡极少溶解，利于油蜡分离。脱蜡温差：脱蜡温度与脱蜡油凝点之差。48对脱蜡溶剂的要求①粘度足够低；②选择性好