润滑油基础油加工工艺

润滑油基础油加工工艺石油化工科学研究院祖德光我国润滑油基础油生产状况2004年生产能力万t/a生产量万t/a中石油270138中石化140110进口140我国润滑油公司在国内市场状况销售比例%80利润比例%20好的润滑油需要好的基础油(一)优质基础油应具有的重要理化特性。●适当的粘度和好的粘温特性●低的蒸发损失●优良的低温流动性●良好的氧化安定性●适当的对氧化产物及添加剂的溶解能力●好的抗乳化性及空气释放性粘度小粘度适当粘度大适当的粘度为什么需要好的粘温性质环烷基基础油石蜡基基础油粘度98.9℃mm2/s6.858.326.258.33粘度指数4276102100倾点℃-34-29-18-9CCS粘度―17.8℃mPa.s12530967021105660不同粘度指数基础油的中馏点3003504004505002345粘度100℃mm2/s中馏点VI95VI120VI140油品凝固的原因粘度凝固粘度增高达到300000厘沱结构凝固蜡析出形成结晶网络基础油倾点对油品低温粘度的影响基础油加入抗凝及粘度指数改进剂后CCS粘度-17.8℃mPa.s倾点℃CCS粘度-17.8℃mPa.s添加剂-1添加剂-2添加剂-3-91275379044805050-181300337038804280润滑油的氧化链引发RHR*链增长R*+O2RO2*RO2*+RHROOH链分支ROOHRO*＋ＨO*RO*＋RHO2ROH+R*OH*+RHO2H2O+RO2*抑止油品的氧化●抑止自由基的形成●分解氢过氧化物，使其不发生分支反应需要除去油品中的碱性氮化物，并保留适当的硫化物基础油组成与其理化特性的关系饱和烃芳烃非烃正构烷烃异构烷烃环烷烃单环芳烃双环芳烃多环芳烃硫化物氮化物氧化物粘温性质优优良良稍差差差差差蒸发损失低低较高较高高高差差差低温流动性差优良良良差差差差氧化安定性优优良良稍差差抗氧化差差溶解能力差差良优优优抗乳化性优优优良稍差差差差差润滑油基础油的适宜组成烷-环烷烃65-80烷基苯和烷基萘10-20多环芳烃10含硫芳烃0-10极性化合物0或1润滑油基础油的生产工艺根据对润滑油基础油的性能要求可以看到从原油制取润滑油基础油应经过以下步骤：常减压蒸馏切割适当馏分以满足对基础油粘度和蒸发损失等方面的要求。精制以除去原料油中的多环短侧链芳烃及某些极性芳烃以改善基础油的粘温特性和抗氧化性能，当加工减压渣油时在精制前并需经过脱沥青。脱蜡从原料馏分中除去其所含高熔点烃类以满足对基础油低温流动性和凝固点方面要求。润滑油型与燃料型减压蒸馏的区别比较项目润滑油型燃料型蒸馏目标加热炉温度切割深度侧线数目汽提洗涤段设计要求分馏精确度高380～400℃不允许有裂化530℃左右，不要求深度切割4～5个设汽提塔以控制闪点及馏程宽度设计复杂，要求高要求拔出率高390～420℃可以有部分裂化560℃或更高，希望深度切割2～3个不设汽提塔要求不很严格润滑油型常减压装置馏分的切割馏分沸点范围初馏塔顶及常压塔顶馏出油为汽油常压一线为煤油常压二线为柴油常压三线为生产变压器油的原料减压一线油常含有裂化产物，用作催化原料减压二线油用来生产150或200号中性油减压三线油用来生产400或500号中性油减压四线油用来生产650号中性油减压塔底渣油是丙烷脱沥青原料初馏～200℃或初馏～130℃200～250℃或130～250℃250～300℃300～370℃370～400℃400～450℃450～500℃500～530℃＞530℃对润滑油型减压蒸馏的要求要求技术措施低炉温炉管扩径低压降转油线高真空低压降塔盘改进换冷段设计浅颜色加大蒸发空间新的进料分布器高效洗涤段设计窄馏分改进汽提操作增加侧线间塔板数目润滑油蒸馏的减压塔●为什么需要溶剂脱沥青生产润滑油基础油的高粘度组分大部分集中于减压渣油中，此种高粘度润滑油组分由于含有较多的少环长侧链芳烃，它不但有很好的抗氧化性能，而且对添加剂及氧化物有很好的溶解能力，所以国外调制某些重负荷柴油机油规定必须有一定量的残渣润滑油。但是在减压渣油中浓缩有原油中所含胶质、沥青质的绝大部分，这些物质不除去将使后续精制、脱蜡工艺无法进行，因此在生产残渣润滑油时，必须先进行溶剂脱沥青。溶剂脱沥青原理溶剂项目原料油（沙轻减压渣油）丙烷丁烷戊烷脱沥青油收率/%（重）脱沥青油主要性质密度/g·cm-3粘度（98.9℃）/mm2·s-1康氏残炭/%沥青质，C7不溶物/%镍/10-6钒/10-6硫/%（重）100.01.00334516.44.219614.0545.150.93334.91.650.051.01.42.5570.100.959635.300.052.02.63.3085.50.9741057.90.057.015.53.65不同溶剂脱沥青比较102030405060708090100油胶质沥青质高溶剂比低溶剂比溶剂比对脱沥青的影响最大溶剂比丙烷纯度的影响脱沥青油性质丙烷%丙烯%脱沥青油收率%粘度100℃残炭%653134.625.31.06851333.026.40.89原料减压渣油对脱沥青的影响脱沥青油减压渣油馏程蒸馏收率%脱沥青油收率%粘度残炭350℃52806.21.9450℃276223.61.48550℃205331.61.23要求作为脱沥青原料的减压渣油530℃馏分10%根据大连石化公司经验生产150BS脱沥青溶剂应为：乙烷含量%小于2丙烷含量%大于80丁烷含量%小于4●润滑油型与燃料型溶剂脱沥青的区别比较项目润滑油型溶剂脱沥青燃料型溶剂脱沥青任务要求脱沥青溶剂抽提设备设备生产能力要求分离精确度高丙烷或丙丁烷的混合物采用逆流抽提塔小要求脱沥青油收率高丁烷或戊烷多采用混合沉降器大科威特原油减压渣油溶剂脱沥青Ni+V在脱沥青油中的比例%沥青产率%(对原油)混合沉降器逆流抽提塔822810174.512132溶剂脱沥青两大技术改进*两段沉降脱沥青*超临界溶剂回收润滑油型溶剂脱沥青流程原料油溶剂脱沥青油+溶剂沥青+溶剂精馏区抽提区洗涤区溶剂脱沥青过程脱沥青抽提塔操作对抽提效率的影响脱沥青油溶剂进塔位置抽提段停留时间min收率%残炭%沥青界面下3246.50.54沥青界面上3237.40.46与原料混合3221.80.56抽提温度：塔顶75℃，塔底55℃，溶剂比8/1原料油溶剂建议脱沥青流程抽提塔沉降器混合器脱沥青油沥青加热器的影响有加热器无加热器收率%4025轻脱沥青油残炭%1.91.9收率%1730重脱沥青油残炭%5.02.5加热器的型式型型型型型优于型优于型优于型塔顶加热器蒸汽加热热载体加热●溶剂精制原理润滑油溶剂精制的目的是从润滑油料中，除去所含的大部分多环短侧链的芳香烃、胶质以及含氧、氮、硫的非烃化合物（统称为非理想组分），而保留其理想组分烷-环烷烃、少环长侧链芳香烃，从而改善润滑油的粘温特性及抗氧化安定性。润滑油溶剂精制是物理分离过程，所选用的溶剂，对润滑油中非理想组分能选择性溶解，而对油中的理想组分溶解度很小，从而通过萃取把非理想组分抽出，理想组分则留在精制液中，然后分别蒸出溶剂，即可得到精制润滑油和付产物抽出油，蒸出的溶剂在系统中循环使用。由于润滑油中非理想组分绝大部分是通过溶剂精制除去的，所以溶剂精制效果的好坏与润滑油产品质量及收率有很大的关系。●影响润滑油基础油溶剂精制过程的主要因素溶剂性质溶剂比抽提温度与温度梯度抽提塔的结构、效率抽提的操作流程不同溶剂在润滑油精制过程中的性能比较糠醛N-甲基吡咯烷酮酚溶解能力选择性抽提温度精制收率产品颜色脱硫能力脱氮能力毒性低高高高中高高低高中低中高中低中中低中低低低中高国内外润滑油溶剂精制多采用糠醛及酚作溶剂，近年来，N-甲基吡咯烷酮开始受到重视。抽提方法的影响707580859095100105110200300溶剂比%产品粘度指数逆流抽提多次抽提一次抽提糠醛精制溶剂比对大庆500N安定性的影响糠醛精制溶剂比1.52.53.54.5产品性质硫含量ppm500399352305碱氮ppm100785938旋转氧弹min167200210240不同糠醛抽提塔的比负荷m3/m2.hr抽提塔比负荷m3/m2.hr拉西瓷环填料塔1.5-2.5内驱动转盘塔12-13外驱动转盘塔28新型填料塔40糠醛精制转盘塔改进原料油溶剂精制液抽出液改进前原料油溶剂精制液抽出液改进后镇定层润滑油糠醛精制流程溶剂精制中的问题◎降低酸值困难◎抽出油的利用一段抽提二段抽提抽出液-1抽出液-2精制液原料油两段抽提抽出油性质比较两段抽提常规一段抽提一段二段抽出油收率%181028.7粘度100℃mm2/s92.840.174.3残炭%4.31.93.4抽提塔沉降罐水溶液罐汽提塔抽出液第二精制油水蒸汽第二精制油回收流程惰性气气提工艺流程流程气提塔吸收塔循环溶剂原料油原料油去抽提塔抽出油抽出液水惰性气润滑油料除了精制除去非理想组分外，还必须除去其中的高凝固点组分（石蜡和地蜡），以降低油品的凝固点或倾点。除去润滑油料中所含固体烃最简单的方法是冷榨法，这种方法是把润滑油料冷却到所要求的凝固点温度，使蜡从油中析出，然后在压力下用滤布过滤把油蜡分开。但这种方法只适用于轻馏分和不要求油品凝固点很低的情况，这是因为馏分沸点愈高，冷冻温度愈低，则油品的粘度越大，并且蜡结晶愈细，因而油蜡分离越困难，甚至无法过滤。为了解决重馏分制取低凝固点油品的问题，发展出了溶剂脱蜡，溶剂脱蜡是利用一种在低温下对油溶解能力很大，而对蜡溶解能力很小并且本身低温粘度又很小的溶剂稀释润滑油料，使油品稀释而粘度大大降低，同时使蜡能成长为粗大晶体，从而给油蜡分离创造了良好的条件，溶剂脱蜡适用于各种馏分润滑油和残渣润滑油。溶剂脱蜡影响润滑油溶剂脱蜡的主要因素有★原料性质★脱蜡溶剂的组成★溶剂的加入量及加入方法★冷却速度溶剂组成对脱蜡的影响原料油150NMEKv%4075甲苯v%6025脱蜡温度℃-17-12过滤速度l/m2h80172蜡中含油量m%6.19.0脱蜡温差℃105脱蜡油倾点℃-7-7脱蜡深度与产品粘度指数和收率的关系馏分油光亮油倾点降低℃33粘度指数损失10.5收率损失%11冷点稀释的效果原料油减三线油工艺方法非冷点稀释冷点稀释总溶剂比v/v600400过滤温度℃-17∽-20-13∽-16过滤速度Kg/m2h116214蜡含油%17∽226∽9脱蜡油收率%51∽5254∽56传统工艺滤液循环脱蜡油收率%100103~105脱油蜡收率%100104~110总稀释比10070~89能耗10080~90滤液循环工艺的效果溶剂脱蜡流程研究项目●重质润滑油的两段过滤●降低重质润滑油脱蜡油浊点的方法助滤剂研究全稀释溶剂脱蜡工艺研究补充过滤器研究滤液原料油溶剂罐滤机过滤器溶剂回收降低脱蜡油浊点流程●为什么需要白土精制经过溶剂精制及溶剂脱蜡的润滑油料中，残留有少量溶剂、环烷酸、碱性氮化物及胶质等杂质，这些物质的存在影响油品的颜色、氧化安定性、抗乳化性、绝缘性等，因此还需进行白土精制，白土精制就是在较高温度下把润滑油中的有害物质吸附在活性白土上，以改善润滑油的上述性能。●白土精制基础油的特点国外大部分润滑油白土精制已被加氢补充精制所取代，在国内由于我国原油具有含硫低、含氮高的特点，而加氢补充精制脱除硫化物较容易，脱除氮化物较难，所以由国内原油生产润滑油时，采用加氢补充精制无法得到含硫较高而含氮低的基础油，众所周知润滑油基础油中某些硫化物是一种天然抗氧剂，而某些氮化物则为氧化促进剂，所以目前采用加氢补充精制工艺的炼厂，用国内原油生产的润滑油基础油，氧化安定性较差，难于达到基础油标准要求。白土精制时，由于油品中的氮化物，特别是油品中的碱性氮化物其极性比硫化物强，因此能优先被白土吸附，所以白土精制所得到的基础油具有高硫、低氮的特点，加上白土精制在改善油品的抗乳化性及空气释放性的能力比加氢补充精制强，因此在我国的润滑油生产厂中仍保留有较多的白土精制装置。白土用量对大庆500N安定性的影响白土用量m%369产品性质颜色ASTM-15002.02.01