摘要：随着环保政策日益趋严，市场对润滑油基础油提出了更高的质量要求，在市场总体产能相对过剩的情况下，高品质的基础油产量仍相对不足。以加氢处理为核心的工艺技术所产润滑油基础油具有收率高、质量好、副产品质量好、工艺灵活性大的优点。经过实际调查发现，高压加氢可大幅提高精制深度，有效脱除硫、氮等杂质，并能改进黏度指数，已成为世界润滑油基础油生产技术发展的潮流。为此，在接下来的文章中，将围绕石蜡基润滑油基础油高压加氢装置运行分析及改进建议方面展开详细分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
关键词：高压加氢装置；石蜡基基础油；问题分析；应对措施
引言：文章主要对某石蜡基润滑油高压加氢装置基础油收率低、减四线重润滑油产品部分指标不合格等问题进行了分析。结果表明：进料中较多不易脱除的大分子氮化物的存在增加了裂解反应，降低了基础油收率；进料中高含量且多以环状形式存在的蜡增加了异构难度，致使降低基础油倾点和浊点困难，并进一步加剧了裂解反应和基础油收率的降低。在原因分析的基础上提出了降低空速、延长减三线油加工时间和降低减四线油进料终馏点等短期改进措施。以及掺炼其它原料、筛选合适原油和采用更高效催化剂级配方案等中长期解决方案。
1.装置运行情况
1.1装置概况
该石蜡基润滑油基础油高压加氢装置以石蜡基混合原油的减三线和减四线馏分油为原料，以生产APIⅡ+或APIⅢ类润滑油基础油为主要目的产品。装置流程示意如图l所示。
图1.石蜡基润滑油高压加氢装置流程示意：
1.2工艺原理
装置采用加氢处理异构脱蜡／力口氢后精制两段串联全加氢工艺：一段（R101）采用非贵金属硫化催化剂，在氢气环境下，进行脱硫、脱氮、脱氧、脱芳烃和加氢裂化反应；二段（R301+R302）采用贵金属催化剂，在氢气环境下，对一段反应产物进行异构脱蜡和加氢后精制反应。主要反应如图2所示。
图2.加氢m艺中的主要反应：
1.3存在的问题
装置开工以来，主要面临反应温度高、基础油收率低和减四线重润滑油基础油产品部分指标不合格等问题，具体见图3～图5，所用数据均为2017年生产后期连续6个月的生产数据。由于减三线油的实际加工时间较短（每个周期约20天，其中减三线油只占1／4），反应参数未实现相应调整，故生产中加工减三线油和减四线油时的操作参数相差不大，数据中未进行区分。
图3.3个反应器平均床层温度变化：
由图3可见，在6个月的时间里，3个反应器的平均床层温度均有不同程度的上升，其中以R301平均床层温度上升幅度最大，达20℃左右。R301为异构脱蜡反应器，在实际生产中，反应器出口温度曾一度逼近设计末期温度。
图4.础油和粗石脑油的收率变化：
图5.减四线重润滑油产品的指标变化趋势：
由图4可见，基础油和粗石脑油的实际收率均严重偏离内控值，而且作为副产品的粗石脑油收率仍呈上升趋势。由图5可见，减四线重润滑油产品的黏度（40。C）、倾点、浊点等指标均呈不同程度的恶化趋势，已基本无法合格生产出装置最重要的效益产品10CST油已基本无法合格生产出装置最重要的效益产品10CST油。
2.原因分析
在该石蜡基润滑油基础油高压加氢装置的实际生产中出现以下现象：①加工减四线油时，二段进料氮含量经常超标，因此需要提高一段温度来应对，说明一段进料氮含量较高或一段催化剂脱氮能力不足；②一段进料蜡含量较高，实验室测得减四线油的蜡质量分数经常在60％以上，委托研究机构测试时甚至高达68％，高出内控值约1倍，在二段的脱蜡过程中存在催化剂能力不足而脱除效果不佳的可能。从以上两个方面着手，对装置进料性质进行分析。
对减四线油的组成进行分析，对减四线油及其所产润滑油组分进行结构组成分析。经过实际调查发现，减四线油的芳烃含量高于内控值，且环烷烃含量也较高（质量分数达42．8Vo）；减四线油所生成的润滑油组分的链烷烃含量较低，其成分主要以环烷烃为主（质量分数高达77．1％），且含有一定数量的多环环烷烃。经过证明，说明蜡主要是以环状结构存在的。
3.石蜡基润滑油基础油的工业试生产
3.1原料性质
石蜡基润滑油基础油工业生产的原料为石蜡基减四线油，经过实际对比发现，由于石蜡基原料含有较多的直链烷烃，而环烷基原料含有较多的环烷烃和芳香烃，所以石蜡基原料比环烷基原料的黏度指数高；与环烷基原料相比较，由于蜡含量高，石蜡基原料的凝点较高；多批原料的性质基本接近。
3.2主要操作条件
多次生产的主要操作条件，其中，第２次和第３次生产得到的重质润滑油，由于浊点不合格，又经过Ⅰ套高压加氢装置的降凝和后精制反应系统（装填降凝催化剂）处理，进一步降浊点。第４～６次生产时，对原料和工业操作条件进行了调整。
3.3润滑油基础油产品的性质
经过实际调查发现，中间油经过异构化后，产品的黏度指数降低至１１０左右，说明异构催化剂Ｃ在一定程度上会导致黏度指数降低。所以，不建议通过连续提高异构化反应温度来降低产品的浊点。第２次和第３次生产的产品经过Ⅰ套高压加氢装置降凝和后精制系统后，浊点明显降低。对原料和工业操作条件进行调整后，第４～６次生产的产品浊点明显降低，但在生产后期浊点略有回升。由此可以推断，降凝催化剂比异构催化剂具有较强的降浊点性能。
3.4产品收率
随着催化剂Ｃ床层温度升高，非理想异构化反应加剧，导致催化剂Ｃ的选择性降低，从而使得重质基础油的收率降低。很明显，在第１次生产中，当催化剂Ｃ温度最高时，重质润滑油的收率仅有28.51％[1]。
结论：
本文从石蜡基润滑油的产品性质出发首先分析了某石蜡基润滑油高压加氢装置实际运行中存在的问题，主要是反应温度高、基础油收率低和减四线重润滑油产品部分指标不合格等，装置已基本无法生产合格的10CST基础油。同时，减四线进料总氮含量虽然不高，但含有较多不易脱除的大分子氮化物，需要提高一段温度来应对，从而增加了裂解反应，降低了基础油收率。另外，减四线油的蜡含量高于内控值，且蜡的形态以环烷烃为主，需要更高的二段温度来降低倾点和浊点，温度的提高进一步增加了裂解反应，降低了基础油收率[2]。
参考文献：
[1]黄小珠，李鸣，宫卫国，等．加氢异构脱蜡反应温度的影响因素研究[J]．石油炼制与化工，2017，45（8）：54—57
[2]孟祥彬，胡胜，孙发民．异构脱蜡催化剂及工艺条件对润滑油基础油黏度指数的影响[J]．石油炼制与化工，2018，46（3）：39—42
论文作者:王军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/19
标签：润滑油论文; 收率论文; 石蜡论文; 基础油论文; 装置论文; 催化剂论文; 温度论文; 《基层建设》2019年第6期论文;