环烷墓润滑油墓础油生产工艺的中试研究和流程优化

任建松，陈 淳，蔡烈奎

（中国海洋石油中海油气开发利用公司，北京100029）

环烷墓润滑油墓础油生产工艺的中试研究和流程优化

任建松，陈 淳，蔡烈奎

（中国海洋石油中海油气开发利用公司，北京100029）

为了从绥中36-1蜡油生产环烷基润滑油基础油，对选择性脱蜡、异构脱蜡、临氢降凝3种工艺进行中试研究和效益测算，结果表明临氢降凝工艺具有明显优势，该工艺的基本流程为：加氢处理-临氢降凝-后精制。通过流程摸拟优化临氢降凝工艺的反应条件，确定加氢处理反应条件为：氢油体积比885、体积空速0.5 h－1、总压16 MPa、床层温度365～390℃；临氢降凝条件为：氢油体积比625、体积空速3.0 h－1、总压15.5 MPa、床层温度370～380℃；后精制条件为：体积空速1.5 h－1、床层温度250℃。并改进了常规流程，将蒸汽汽提脱硫流程改为高压氢气汽提流程，简化煤油和轻柴油馏分侧线汽提流程，优化换热流程，以降低投资和运行费用。

环烷基 润滑油 基础油 氢气汽提 流程模拟

环烷基润滑油基础油有着特殊的化学性质和应用领域，其化学组成主要是环烷烃或芳烃，特点为黏度高、黏度指数低、凝点低、溶解性能和介电性能优越，是橡胶填充油、电气用油、冷冻机油的理想选择，并在润滑脂、黏合剂、油墨油漆等领域具有特殊应用。

生产环烷基润滑油基础油完全依赖于环烷基原油。环烷基原油是一种稀缺资源，其储量占世界石油总储量的3%以下，国外主要分布于委内瑞拉和美国，国内主要分布于克拉玛依、辽河和渤海湾。为了利用资源优势生产特种油品，中国海洋石油中海油气开发利用公司按照中国海油石油总公司差异化发展战略，决定建设一套环烷基润滑油基础油装置。

润滑油基础油生产技术主要有选择性脱蜡、异构脱蜡、临氢降凝等工艺［1-3］，但环烷基润滑油基础油生产工艺条件、产品收率等设计参数与原料性质、产品要求的关联性强，全球范围内应用装置少，没有成熟的数据库，无法通过摸拟计算获得。如何准确选择技术及设计参数，成为项目建设的首要任务，因此，在大量技术调研的基础上，开展了中试研究和流程优化工作。

1 中试研究

以绥中36-1原油的减二线蜡油（VGO2）和减三线蜡油（VGO3）为原料，模拟选择性脱蜡、异构脱蜡、临氢降凝3种工艺，按相同产品要求进行中试试验。原料性质见表1，产品要求见表2。

表1 原料性质

表2 产品要求

选择性脱蜡工艺的基本流程为：加氢处理-选择性脱蜡-后精制；异构脱蜡工艺的基本流程为：加氢处理-异构脱蜡-后精制；临氢降凝工艺的基本流程为：加氢处理-临氢降凝-后精制。中试试验模拟了工艺流程：第一步，原料通过加氢处理反应器，收集反应产物达到一定量，除去杂质和轻组分；第二步，加氢处理反应产物再进脱蜡或降凝反应器，收集产物；第三步，脱蜡或降凝反应产物进入精制反应器，精制产物经分馏得到润滑油基础油产品。对各阶段产物性质进行分析，并优化操作条件，考察产品收率和性质与操作条件的关系。中试结果见表3～表9。

中试结果表明：选择性脱蜡工艺的反应温度较低，但反应压力高、空速低、氢油比高，造成投资和运行费用高，同时，产品收率较其它两种工艺低得多，产品质量不合格，CA值、色度没有达到中试目标要求，该工艺不适应中试条件下的原料和产品要求；异构脱蜡工艺的反应温度高，但反应压力低、空速高、氢油比低，产品质量是3个中试结果中最好的，特别是光稳定性好，经过48 h紫外光照射后，赛波特色度变化很小；临氢降凝工艺的操作条件与异构脱蜡工艺相近，产品质量满足中试目标要求，但光稳定性稍差，通过补充中试，降低后精制空速后，光稳定性明显提高。

表3 不同工艺下的目标产品收率w，%

表4 选择性脱蜡工艺的操作条件

表5 异构脱蜡工艺的操作条件

表6 临氢降凝工艺的操作条件

表7 选择性脱蜡工艺的产品性质

表8 异构脱蜡工艺的产品性质

从原料成本和产品产值方面比较异构脱蜡和临氢降凝两种工艺的收益。收益为产品产值之和减去原料成本之和。原料量按200 kt/a计（VGO2/VGO3质量比为1∶1），原料、产品价格参照中国石化2010版《数据与参数》80美元体系，计算结果见表10。由表10可知，产品收率对收益影响很大，临氢降凝工艺具有明显优势，其收益比异构脱蜡工艺高1.1亿元/a以上，被选为工业实施方案。

表9 临氢降凝工艺的产品性质

表10 中试条件下两种工艺的产品收益测算

2 模拟与优化

为了临氢降凝工艺技术的工业实施，对中试数据进行流程模拟和验证，进行反应器级间汽提、侧线汽提、换热网络等局部优化，简化流程、降低能耗，节约投资和运行成本。

2.1 模拟计算

采用PRO/Ⅱ软件对临氢降凝工艺进行模拟计算，考虑工业流程的压降、温降和流态分布，并考虑中试放大效应，对中试数据进行优化调整，结果见表11～表13。由表11～表13可见，工艺流程符合常规工业实践要求，产品质量和收率均达到目标要求。

表11 流程模拟的操作条件

表12 流程模拟得到的产品收率w，%

表13 流程模拟得到的润滑油产品性质

2.2 优化反应级间汽提流程

后精制反应器采用贵金属催化剂，需要脱除降凝反应产物中的硫化氢和氨。常规流程是临氢降凝产物在降温降压后用过热蒸汽汽提，然后再加压升温后进行加氢精制。

本项目加工的物料硫含量较低，且后精制催化剂对硫的耐受性好，因此可以考虑用高压氢气汽提，优化后的反应部分流程示意如图1所示。降凝反应流出物与反应进料换热，温度从370℃降至280℃，然后进入高压氢气汽提罐，与250℃的循环氢逆向接触汽提，释放大部分硫化氢和氨。高压氢气汽提罐罐底的液相无需升温或降温，直接进入后精制反应器，而罐顶循环氢冷却后脱除硫化氢和氨，通过循环氢压缩机返回反应段。高温反应产物去常减压蒸馏装置。

在整个模拟计算过程中，气相、液相物流的压力损失除了设备和管道的损失外，其它的忽略不计，也没有降温和升温过程。计算结果表明，电力和蒸汽消耗较优化前降低593.56 MJ/t，节能效果十分显著。同时，简化了流程，降低了投资。

图1 优化后的反应流程示意

2.3 简化侧线汽提流程

后精制产物需通过常减压蒸馏分离出石脑油、煤油和轻柴油，得到润滑油目标产品。常规流程下，煤油、轻柴油需要汽提，以保证闪点合格。

表12中的流程模拟结果显示，煤油收率不到2%，轻柴油收率略高于3%。煤油和轻柴油馏分的流量较低，仅420～830 kg/h。为这部分产品专门设置汽提设施，会使流程复杂程度和设备投资增加，而且实际生产中难以操作。从项目全局出发，把煤油和轻柴油馏分集中到加氢裂化装置加工，简化了煤油和轻柴油的汽提流程。

2.4 优化换热流程

与其它加氢工艺一样，本工艺也存在较多的低温热，因此设计了发汽系统和加热炉过热流程，产生流量为1.1 t/h的0.4 MPa蒸汽。理论上讲，余热发汽可以降低装置能耗，但发汽量太小，流程复杂，效益不明显。

针对发汽流程并结合侧线汽提流程，进行了全换热网络的优化，全盘调整了反应流出物常减压蒸馏部分的换热流程，在不增加换热设备的条件下提高换热终温，将发汽的能量用于加热原料。尽管产生了25.08 MJ/t的能耗，但对投资、操作管理都是有利的。

此外，还进行了抽真空系统、胺液再生系统和控制方案的优化，使得装置的设计能耗降至1 529.88 MJ/t，属国内领先水平。

3 结 论

中海油气开发利用公司发挥环烷基原油资源的优势，选择加氢处理-临氢降凝-后精制工艺，生产具有特殊用途的环烷基润滑油基础油。在技术选择和工程设计中，通过中试研究、流程模拟和优化，确定了工程设计所需要的反应条件，其中，加氢处理反应条件为：氢油体积比885，体积空速0.5 h－1，总压16 MPa，床层温度365～390℃；临氢降凝反应条件为：氢油体积比625，体积空速3.0 h－1，总压15.5 MPa，床层温度370～380℃；后精制反应条件为：体积空速1.5 h－1、床层温度250℃。同时，改进了常规流程，将蒸汽汽提脱硫流程改为高压氢气汽提流程，简化煤油和轻柴油侧线汽提流程，优化换热流程，提高换热效率，设计能耗为1 529.88 MJ/t，可满足生产要求，并降低投资和运行费用。

［1］裴文军.润滑油基础油生产工艺的选择［J］.炼油技术与工程，2012，42（7）：25-30

［2］程红芳，曾金明，何峰.稳定生产120BS加氢光亮油的探索与实践［J］.石油炼制与化工，2013，44（12）：81-85

［3］胡胜，田志坚，辛功华，等.润滑油基础油异构化和非对称裂化（IAC）脱蜡技术工业应用［J］.石油炼制与化工，2011，42（5）：57-60

RESEARCH AND OPTIMIZATION OF NAPHTHENIC LUBE BASE OIL MANUFACTURE PROCESS

Ren Jiansong，Chen Chun，Cai Liekui
（Oil&Gas Development&Utilization Co.，CNOOC，Beijing 100029）

After comparison of the combined processes of hydrotreating，hydrofinishing with one of three kinds of dewaxing processes：selective dewaxing，hydrodewaxing，and hydroisodewaxing in pilot plant，the hydrotreating-hydrodewaxing-hydrofinishing cascaded process with obvious advantages is chosen to produce naphthenic base oil from Suizhong-361 VGOs.The reaction conditions in each stage are determined by process simulation，respectively.The hydrotreating process conditions are：H2/Oil ratio of 885，space velocity of 0.5 h－1，total pressure of 16 MPa，WABT of 365—390℃；the hydrodewaxing process needs the conditions as follows：H2/Oil ratio of 625，space velocity of 3.0 h－1，total pressure of 15.5 MPa and WABT of 370—380℃；while for the hydrofinishing，space velocity of 1.5 h－1and WABT of 250℃are needed.Besides，the steam stripping desulfurization is replaced by high pressure hydrogen stripping.The side-draw of kerosene and light diesel and the heat transfer process are all optimized to lower the investment and operation cost.

naphthenic base；lubrication oil；base oil；hydrogen stripping；p rocess simulation

2013-08-27；修改稿收到日期：2013-11-20。

任建松（1966—），男，本科，高级工程师，从事石油化工工程建设和生产运行工作。

任建松，E-mail：renjs2＠cnooc.com.cn。