异构脱蜡产品质量的控制

汪鹏飞杨文倩刘 蔷邹雯炆

（1.中海油能源发展股份有限公司石化分公司，广东 惠州 516086；2.中国石油西南油气田公司天然气研究院，成都 610213；3.中油高富石油有限公司，广东 佛山 528531）

异构脱蜡产品质量的控制

汪鹏飞1杨文倩1刘 蔷2邹雯炆3

（1.中海油能源发展股份有限公司石化分公司，广东 惠州 516086；2.中国石油西南油气田公司天然气研究院，成都 610213；3.中油高富石油有限公司，广东 佛山 528531）

以异构脱蜡装置实际生产情况为例，讨论了操作条件、产品调合及进料性质对加氢基础油产品质量的影响，力求精细调控以确保生产更优质的润滑油基础油及相应的副产品。

润滑油基础油；产品质量；异构脱蜡

目前，润滑油基础油市场竞争日益激烈，市场的需求也逐渐转移至高品质端。异构脱蜡、加氢精制技术（以下简称异构脱蜡技术），因其在降低产品倾点及改善安定性等方面具有较好的效果，并且有助于润滑油调合时减少所需添加剂的量及种类，因此是现有生产高品质润滑油基础油的最佳技术[1-3]。

异构脱蜡技术生产的产品质量受装置操作条件及上游进料性质变化等影响较大，如何应对各种因素对产品质量的影响，在较低能耗和成本范围内，平稳控制产品质量、确保生产高品质润滑油基础油产品是一难题。本文以某加氢裂化尾油为进料的润滑油加氢异构脱蜡装置（以下简称“异构脱蜡装置”）实际生产情况为例，结合装置设计条件及特点，旨在探讨如何合理操作、精细调控产品质量以确保生产出效益最优的润滑油基础油及相应副产品。

1 工艺流程简介

异构脱蜡装置是在高温高压的环境中，将油品与氢气混合，并在贵金属催化剂的参与下，主要发生异构化反应，将油品中高倾点的正构烷烃转化为低倾点的异构烷烃，并保证较高的润滑油基础油收率和产品的粘度指数；然后通过加氢精制改善基础油的氧化安定性、光安定性及色度。目前该技术生产的产品可满足美国石油协会（API）Ⅱ类和Ⅲ类基础油的要求。工艺流程见图1。

2 操作条件对质量的影响及调节

反应部分的调节主要聚焦在反应温度、压力（氢分压）、氢油比、空速等，相对较为简单但十分关键；而对于分馏部分的调节主要遵循物料平衡和热量平衡及汽液相平衡的原则，一般选择在稳定物料平衡的基础上，调节塔的热量供给和热量分布，并且轻意不改变定性参数（压力、温度），而利用定量参数（流量、液位）来调节，调节中应重点控制好压力、塔顶温度、回流温度、回流量、侧线抽出量、进料温度、塔底温度等重要参数指标，要细调勤调，保持操作稳定。操作中应结合产品质量不断摸索最佳操作条件，同时，还应结合销售和利润等情况，考虑采用“卡边”法在确保产物合格的前提下，尽量采用更低的反应温度和催化剂床层出口等温操作的原则以延长催化剂使用寿命、切割更多附加值更高的产品使企业效益最大化。

2.1 重质润滑油

2.1.1 油倾点

重质润滑油基础油倾点是润滑油质量的重要控制参数，影响重质润滑油基础油倾点的主要因素是异构脱蜡反应温度，应根据需要调整好异构脱蜡反应深度[4]。

装置2009年11月4日到5日重质润滑油基础油产 HVIⅡ+（4），倾点指标≤-15 ℃。4 日 20：00 化验重质润滑油基础油倾点-18℃，倾点富余过多。操作时逐渐小幅多次降低异构脱蜡反应器温度并观察其他参数的联动变化，调节过程见图2。

图1 工艺流程Fig 1 Process flow

图2 重质润滑油基础油倾点调节Fig 2 Base oil pour point regulation of heavy lube stock

装置对倾点采取“卡边”控制，通过适当改变进料加热炉出口温度，调节异构脱蜡反应器入口温度，通过改变注入床层间的急冷氢量，控制各床层温度，使异构脱蜡反应温度既能满足产品倾点要求，又不富余，可减小加热炉负荷，还能间接延长催化剂寿命，实现节能优产。

2.1.2 粘度指数

重质润滑油基础油粘度指数直接影响润滑油档次，粘度指数的高低主要由进料上游装置的操作来决定[5]。应根据需要调整好其转化率，使重质润滑油基础油粘度指数达到目标值且不富余。当切换进料或调整产品类型时，根据切换后的进料性质及调整后产品的各项指标要求对相关参数进行适当调整，首先保证重要产品质量指标合格，然后根据化验分析结果，对不合格或富余的指标进行有针对性的调整。

2.2 减压塔侧线轻、中质润滑油

2.2.1 闪点

为保证轻、中质润滑油基础油合格，必须按规定指标严格控制轻、中质润滑油基础油闪点[6-7]。2009年11月4日20：00轻润由10#白油进料改出HVIⅡ（2），其中10#白油进料的粘度指标是2.5～3.5 mm2/s（100 ℃），HVIⅡ（2）的粘度指标是 1.5～2.5 mm2/s（100℃），即改产后必须降低轻润粘度。改产后内操通过加大减压塔顶回流量、降低减压塔顶温度、减少轻润抽出量的手段进行调节。由于调节幅度过大，因此改产后轻质润滑油基础油粘度合格，但闪点不合格（指标要求闪点≥145℃）。之后对闪点进行相应调节，调节的具体数据见图3。

图3 减压塔侧线闪点调节Fig 3 Flash point regulation of VDU siding

由此例可看出，在调控产品质量过程中，欲调控某一参数时，必须兼顾其他相关参数的联动变化情况，避免该参数合格后，其余参数不合格。

对于轻、中质润滑油基础油作为减压塔侧线产品，重质润滑油基础油作为减压塔底产品的异构脱蜡装置来说，轻、中质润滑油基础油闪点不合格，可通过增大上一侧线抽出量、提高该侧线抽出温度、控制好产品汽提塔汽提蒸汽量、调节减压塔顶温度、调节减压炉出口温度等方法来调控。重润闪点不合格，可通过增大减压塔汽提蒸汽量、稳定减压炉出口温度、控制适当的过汽化率、增大中质润滑油基础油抽出量、提高塔顶温度来调控，如果是因为减压塔真空度不够引起的，还可以适当提高减压塔真空度。

2.2.2 分离精度、馏程范围

生产高档润滑油要求减压塔分离出窄馏分、蒸发损失小的馏分油。首先要搞好减压塔的物料平衡和热量平衡，保证各侧线间的物料收率及塔内回流的均匀分布，即气液相负荷均匀；其次要稳定汽提塔的液位，并在汽提塔底吹入适当的过热蒸汽，将油品中较轻组分蒸发出来，提高馏分油的初馏点。为了保证塔内回流，在不影响真空度的前提下，可适当增大塔底吹汽量，以保证塔内有足够的回流油，充分发挥塔板作用。

2.3 煤油

为保证煤油质量合格，必须按规定指标严格控制煤油初馏点（或10%点）及闪点。2009年10月20日8：00化验分析异构脱蜡煤油（1#无味煤油）闭口闪点不合格（35℃），指标要求闭口闪点≥40℃；且初馏点不合格（138℃），指标要求初馏点≥140℃。通过增大煤油抽出量，同时观察常压塔煤油抽出温度及煤油汽提塔重沸器返塔温度是否升高，当这2个温度均升高时，闪点升高，具体调节参数如图4。

图4 煤油闪点调节Fig 4 Flash point regulation of kerosene

如果增大煤油抽出量后，闪点依然不合格，那么可以调整重沸器操作、升高塔顶温度、升高常压塔进料温度、增大汽提蒸汽量等手段调节煤油闪点。

3 基础油产品调合

通过不同牌号的2种或多种基础油调合，可生产出更多牌号的基础油，而基础油调合时存在以下规律：2种组分油调合成所需粘度的油品时，其粘度不成算术平均值，其他的一些性质指标也没有算术平均性，而一般是偏向于性质较低组分油，如闪点、凝点等指标，但不同粘度指数的组分油混合成的油品粘度指数一般都偏向高粘度指数组分油，在一定范围内还表现出可加性，混合油的其他一些指标如酸值、灰分、杂质、残炭等是可加性指标。

其中不同粘度的油料混合后，其粘度不是加成关系，可由下式计算

lg[ν/（mm2/s）]=N1lg[ν1/（mm2/s）]+N2lg[ν2/（mm2/s）]。

式中 ν、ν1、ν2分别为混合油、1 组分和 2 组分油的运动粘度；N1和N2分别为1、2组分油的混合比例，N1=1-N2）。

生产中可依据调合后的油品性质反推所调合基础油的抽出比例，通过调节相应的操作参数如产品抽出温度、抽出量、重沸器取热量等，并实时监控粘度、倾点在线分析仪的数值来快速有效地调合，为尽快调合出满足需求、附加值更高的基础油产品提供有力保证。

4 进料性质对质量的影响及调节

进料性质对异构脱蜡和加氢精制反应有明显影响，对于不同的进料会有不同的产品收率及质量，进料性质相对稳定是搞好反应平稳操作的主要因素。应根据进料性质和产品质量要求来调整反应温度，以使目的产品质量合格且收率高、效益优[8]。进料中的硫、氮、蜡、多环芳烃、金属等含量及馏程、粘度、粘度指数等都会不同程度的影响产品质量[9]，本文仅着重以对产品质量影响较大的硫、蜡、氮含量来讨论进料性质的影响及相应的调节方法。

4.1 氮含量

氮对异构脱蜡、加氢精制催化剂有很大影响，进料中的氮会转化为NH3，脱蜡催化剂对NH3的敏感性更甚于硫。NH3与脱蜡催化剂的酸性中心中和，使脱蜡催化剂的异构活性和选择性下降。过多的NH3会导致异构脱蜡、加氢精制反应温度较高，并降低基础油产率和加速催化剂的失活，此外，氮含量过高导致催化剂活性的降低和结垢速度的加快还直接影响催化剂寿命。氮的质量分数分别为1、2、3 μg/g时，催化剂寿命分别约为48、33、15个月，因此应控制异构脱蜡装置氮的质量分数在1.0～1.5 μg/g。若氮含量过高，可对上游装置操作条件（如调整反应温度、氢油比、控制反应深度等）进行调节。

4.2 蜡含量

蜡的异构化是异构脱蜡装置的主要反应，因此进料中的蜡含量对工艺操作的影响极大。当进料中的蜡含量较高或蜡较重时，需要的温度较高，这将导致催化剂选择性下降，润滑油产率降低，甚至缩短催化剂寿命。另外，进料中的蜡含量对产品的粘度指数影响较大，进料含蜡量高，产品的粘度指数也较高，故而欲提高基础油产品粘度指数可通过在进料中添加或调合蜡膏的方式来实现。

4.3 硫含量

进料中的硫化物在反应器中会转化为H2S，H2S会硫化脱蜡催化剂和加氢精制催化剂中的贵金属，降低2种催化剂的加氢活性，进料中S的质量分数控制指标一般要低于30×10-6。如H2S的质量分数高于30×10-6时，催化剂的活性降低，此时，需提高反应器的温度，而催化剂平均温度的上升，将加速催化剂的失活；再者，由于反应器温度的上升，液相收率下降，氢气消耗量可能上升，导致装置在非最佳方案下运行。另外，出于对反应器和换热器的金属腐蚀考虑，也应限制硫的含量。

5 结论

1）润滑油基础油倾点不合格或富余时，主要通过调节异构脱蜡反应器的加权平均温度改善产品倾点。可根据自身装置的特性，找到异构脱蜡反应器的加权平均温度与减底产品倾点的对应关系。对倾点采用卡边控制，实现节能优产。

2）在调控产品质量过程中，欲调控某一参数时，必须兼顾其他相关参数的联动变化情况，避免该参数合格后，其余参数不合格。

3）进料中的的硫、氮、蜡等含量及粘度、粘度指数都会不同程度的影响异构脱蜡产品质量，所以务必对异构脱蜡进料中的这些指标进行有效控制。

4）润滑油基础油粘度主要受控于进料性质及分馏系统的操作，而粘度指数主要取决于进料性质，也可通过混掺其他组分如蜡膏的方式来提高粘度指数。

5）可通过不同牌号的2种或多种基础油调合的方式来生产出更多牌号、附加值更高的基础油，应在调合过程中积累经验、摸清调合的规律、指导生产操作以创造更大的效益。

[1]韩崇仁.加氢裂化工艺与工程[M].中国石化出版社,2006：100-110.

[2]韩鸿,祖德光,石亚华,等.国内外润滑油异构脱蜡技术[J].润滑油,2003,18（3）：1-5.

[3]祖德光.润滑油加氢工艺的新进展[J].炼油技术与工程,2004,34（2）：1-5.

[4]崔民利,李学福,吴远平,等.异构脱蜡工艺生产优质润滑油基础油[J].石油炼制与化工,2001,32（1）：16-19.

[5]董立廷.新疆减四线油加氢制取润滑油基础油[J].辽宁化工,2004,33（4）：189-192.

[6]姚春雷,刘平,全辉,等.加氢法制取润滑油基础油技术的开发和应用[J].润滑油,2007,22（2）：19-22.

[7]王玉章,祖德光,王子军.加氢法生产APIⅡ和Ⅲ类基础油[J].润滑油,2005,20（2）：15-20.

[8]李明,王涛,王铁刚,等.环烷基减线油生产润滑油基础油[J].当代化工,2008,37（6）：616-619.

[9]蔡烈奎,罗来龙,蔡烈奎,等.石蜡基油加氢异构脱蜡生产润滑油基础油[J].炼油技术与工程,2008,38（12）：11-14.

The Quality Control of Isomerization Dewaxing

Wang Pengfei1,Yang Wenqian1,Liu Qiang2,Zou Wenwen3
（1.OOC Energy Technology&Services-Petrochemicals CO.,Huizhou,Guangzhou 516086;2.Research Institute of Natural Gas Technology,610213;3 Gaofu Petroleum Co.Ltd.Foshan PetroChina,Foshan,Guangzhou 528531）

The article takes isomerization dewaxing plant as an example to emphasize the production status of hydrogenation base oil,discussing how the operational conditions,product harmonize,and properities of raw oil impacts on product quality,in order to adjust the products meticulously to produce the better quality lube base oil and byproducts,insuring enterprise efficiency to be maximization.

lube base oil;product quality;isomerization dewaxing

TE624.5+3

B DOI10.3969/j.issn.1006-6829.2010.06.013

2010-08-09；

2010－10－25