加氢工艺技术生产25#变压器油*

万 海，高 云，吴裕辉，贾韧刃，毕慧峰

（1.中国石油大学（华东）化学化工学院，山东 东营 257061；2.中国石油抚顺石化公司石油三厂，辽宁 抚顺113001；3.中国石油抚顺石化公司技术发展处，辽宁 抚顺 113008）

加氢工艺技术生产25#变压器油*

万 海1，2，高 云2，吴裕辉2，贾韧刃2，毕慧峰3

（1.中国石油大学（华东）化学化工学院，山东 东营 257061；2.中国石油抚顺石化公司石油三厂，辽宁 抚顺113001；3.中国石油抚顺石化公司技术发展处，辽宁 抚顺 113008）

以江苏常二线油为原料，通过加氢微型试验装置，筛选出加氢精制催化剂3996、FV-1，将上述2种催化剂按照1︰1（体积比）进行组合装填，进行一段加氢法生产25#变压器油试验取得成功，并经过了工业生产试运行。结果表明，在适宜的操作条件下，可以利用原白油加氢装置生产出合格的25#变压器油产品，优化了装置产品结构，提高了装置创效能力。

加氢精制；白土精制；25#变压器油；工艺技术

变压器油是石油的一种分馏产物，它的主要成分是烷烃，环烷族饱和烃，芳香族不饱和烃等化合物；主要装在变压器、电容器、变阻器里，作为绝缘介质、消弧和导出热量之用。根据变压器油的工作特点，要求变压器油具有良好的电气性能，很强的抗氧化安定性，优良的低温流动性，高温安全性能和低的酸、碱、硫、灰分等杂质含量，因此变压器油必须是石油馏分进行深度精制的产品[1-4]。石油三厂白油装置对润滑油类原料具有深度加氢精制能力，为优化装置产品结构提高创效能力，开展了生产变压器油研究工作。经过研究筛选，确定江苏常二线油具有变压器油开发价值。2007年2月以外购常二线油为原料，在微型装置进行加氢生产工艺和催化剂筛选工作，同年5月在白油装置进行了工业化试生产，试生产取得了成功，生产出符合标准的25#变压器油。

1 试验部分

1.1 原料性质

常二线油是江苏中海油沥青有限公司常减压装置生产的常二线油，属于环烷基型石油馏分，生产变压器油较为理想。常二线油分析数据见表1。

表1 常二线油分析数据Table 1 Analysis data of the 2nd side cut of atmospheric column

从常二线油分析数据可看出，油品的粘度和凝点指标可满足变压器油的质量要求，但油品的硫含量达到2 000 μg/g，色度达到了3.5号以下；而25#变压器油分析项目中介质损耗因数、击穿电压、界面张力等质量标准则要求油品中的胶质、酸性物质等极性物质的含量在一个较低的数值范围内，才能满足变压器油的质量要求[5]，因此以常二线油做原料，生产变压器油必须采用加氢精制生产工艺，即必须对原料油进行深度的加氢精制，尽可能地除去油中的不安定组分和杂质，才能生产出合格的变压器油。

1.2 实验研究

在确定采用加氢精制的生产工艺后[6-8]，首先进行催化剂技术调研工作。经过大量技术调研，筛选出硫化态催化剂3996做为加氢精制催化剂，以脱出原料油中的硫、氮、氧等有害组分，由此改善油品的安定性，色度、气味等指标。此外，由于本次试验原料馏分较重，干点超过350℃，且芳烃、多环芳烃含量较高，会影响产品的抗氧化性能，因此考虑采用FV-1石蜡加氢精制催化剂进行脱除芳烃反应，使油中的芳烃加氢饱和，以降低加氢生成油中芳烃含量，保证变压器油具有良好的抗氧化性能。

根据常二线油硫、氮、氧、芳烃含量和色度等性质，在试验过程中，对上述催化剂进行不同比例的组合装填，最终筛选出合适的催化剂种类和装填比例。常二线油试验条件及结果见表2。

从表2小试生成油分析数据可看出，以常二线油为原料，采用3996、FV-1催化剂进行加氢精制，通过对催化剂装填比例、操作条件的不断调整，加氢生成油的质量指标越来越接近产品标准，其中第3期加氢生成油的杂质分析数据基本满足了25#变压器油关键技术标准。

为生产出完全满足25#变压器油标准的产品，以第三期加氢生成油为原料，进行了减压蒸馏和白土补充精制试验，所得产品的分析数据完全满足了25#变压器油的技术标准，具体数据见表3。

结果表明以常二线油为原料，采用加氢—蒸馏—补充精制工艺技术，生产变压器油是可行的。

表2 加氢试验条件及结果Table 2 Conditions and results of hydrogenation experiment

表3 补充精制及结果Table 3 Finish refining and results

2 装置工业化生产

2.1 适应性改造

根据小试的加氢生产工艺路线、操作条件与筛选出的催化剂种类，在白油装置生产变压器油必须对白油装置进行适应性改造：

（1）白油加氢装置原加氢工艺流程为3台反应器串联使用，而本次只需第1与第3反串联使用，因此将装置加氢工艺流程改为第1反应器与第3反应器串联使用，以满足催化剂装填比要求。

（2）装置原加氢工艺流程为3台反应器由1台加热炉提供热源，第1反应器出口到第3反应器入口距离达50 m，造成第1反应器与第3反应器之间的温降高达60℃，第1台反应器加氢催化剂达到反应温度,第3反应器催化剂则达不到反应所需温度，难以满足生产需要。为了解决此问题，对装置反应器热源方案进行调整，增加1台加热炉与第3反应器配套，使第1、第3反应器有各自独立的加热设施，以满足生产工艺要求。

2.2 工艺流程

原料油经泵升压后进入加氢单元第1加热炉加热，然后进入第1反应器加氢精制，脱除油品中的硫化物、结晶水化合物等杂质，生成油经第2加热炉进入第2（原第3反应器）反应器进行加氢补充精制，使加氢生成油的比重、界面张力、机杂含量等指标满足质量要求。最终物料进入高压分离器进行气液分离，高分上部分出循环氢，入循环压缩机循环使用。高分下部分出的液相部分进入低压分离罐。加氢生成油通过低分罐直接压入分馏单元，先经过常压炉加热后进入常压塔闪蒸，常压塔顶拔出少量不凝气和水蒸气，常底油通过常底泵入减压塔进料加热器，入减压塔分馏，减顶生产轻馏分油入浮顶罐；减底生产25#变压器油。25#变压器油生产工艺流程简图见图1。

图1 25#变压器油生产工艺流程Fig.1 Process flowchart of No.25 transformer oil

2.3 操作条件

从表4可看出，开工初期生成油的密度一直在894～897 kg/m3的范围内，根据小试分析数据可知，要保证分馏单元的减底油密度≯895 kg/m3，必须将加氢单元生成油密度控制在892 kg/m3以下，此外，加氢生成油的介质损耗因数、界面张力两项关健指标未达到产品标准要求。

2.4 产品质量调整

通过对装置操作参数的调整和运行情况的分析，并与微型试验运行数据的对比分析，找出了生成油密度和其它相关指标达不到馏出口控制标准的原因：白油装置反应器内的旧催化剂运转时间较长，催化剂活性降低，导致油品的加氢精制深度降低，影响了加氢精制效果。

表4 开工初期加氢操作条件及分析数据Table 4 Operation conditions and analysis data obtainedform early stage production

通过对硫化态的3996、FV-1催化剂生产工艺的分析及硫化机理进行深入研究和剖析后，确定了将反应器内催化剂进行第2次硫化，以恢复催化剂活性，提高油品加氢精制深度的技术方案。

4月19日-24日对白油装置进行第2次硫化，此次硫化CS2用量为125 L，生成水量为19.5 kg。催化剂硫化后加氢单元操作参数及生成油分析数据见表5。

从加氢单元硫化后的操作条件和生成油的分析数据可看出，加氢单元催化剂经再次硫化后，催化剂的活性得到了恢复，在反应温度降低20℃的情况下，且进料量由1.2 m3/h提高到1.8 m3/h，而生成油的密度仍可降到892.0 kg/m3，且生成油的颜色达到了+15（赛氏），至此生成油分析数据达到了加氢单元馏出口控制标准，生成油经蒸馏和白土补充精制，生产成出合格的25#变压器油。通过对生产的变压器油样品进行测定，各项分析指标均达到25#变压器油产品质量要求。操作条件与分析数据结果见表6。

表6 操作条件及数据Table 6 Main operation conditions and data

表5 硫化后加氢单元操作条件及分析数据Table 5 Operation conditions and analysis data from hydrogenation unit after sulfuration

3结论

（1）以江苏常二线油为原料，进行生产变压器油微型试验，通过多次改变催化剂的种类和装填比例，试验取得了成功，生产出合格的25#变压器油。

（2）在工业应用上，通过对原白油装置进行适应性改造，采用3996加氢精制催化剂与FV-1脱芳催化剂进行组合装填，并对操作参数进行调整和优化，装置产品质量合格，工业试生产取得成功。

（3）采用加氢精制工艺生产25#变压器油，在技术和经济上都是可行的。25#变压器油的成功生产，不仅增加了产品品种，改善了白油装置产品结构，也为企业效益的持续增长增添了活力。

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[3]lewand L R.The role of corrosive sulfur in transfomers and transformeroil：Proceedings ofthe Sixty-Ninth Annual International Comference of Doble Clients[C].Boston，MA，Insulating Materials Session，2002.

[4] 李睿.变压器技术问答[J].变压器，2007，44（10）：69-73.

[5]殷洪波，张娟，张颖.影响变压器油质量因素的研究[J].石油炼制与化工，2006，37（9）：59-62.

[6]熊良铨，柯友胜，藏明红.国内外变压器油产品标准对比及其变化趋势[J].润滑油，2007，22（6）：30-39.

[7] 盛祖红.加氢变压器油[J].合成润滑材料，2008，35（2）：8-10.

[8]李睿，曹顺安，钱艺华，等.变压器油腐蚀性硫的研究现状[J].变压器，2009，46（2）：19-22.

[9]黄岩波，任炯宇，李长春，等.变压器油清洁生产工艺设计总结[J].润滑油，2003，18（1）：40-43.

Production of No.25 Transformer Oil With Hydrogenation Process

WAN Hai1,2，GAO Yun2，WU Yu-hui2，JIA Ren-ren2，BI Hui-feng3（1.College of Chemistry and Chemical Engineering，China University of Petroleum，Shandong Dongying 257061，
China；2.CNPC Fushun Petrochemical Company No.3 Refinery，Liaoning Fushun 113001，China；3.Fushun Petrochemical Company Technology Development Department，Liaoning Fushun 113008，China）

The catalysts 3996 and FV-1 were selected by small-scale hydrogenation experiment in which Jiangsu the 2nd side cut of atmospheric column was used as raw material.These two catalysts were loaded at a volume ratio of 1︰1，then No.25 transformer oil was successfully produced with the technology of first-stage hydrogenation purification，the industrial trial test was completed.The results indicate that under the proper condition,the qualified No.25 transformer oil can be produced by white oil hydrogenation equipment.Meanwhile,the production was optimized to get more profits.

Hydrogenation Purification；White Soil Refining；No.25 Transformer Oil；Technology

TE 624.4+3

A

1671-0460（2010）01-0030-05

2009-91-20

万 海（1974-），男，辽宁清原人，高级工程师，博士研究生，研究方向为石油化工及新型催化材料。

电话：0413-2993111-338655，E-mail：sea3215@126.com。