加氢生产高档润滑油基础油和白油技术

姚春雷　李铁　郭新　孙福凯　全辉

摘要：随着环保法规及食品卫生要求的日益苛刻，润滑油、白油等与人类生产生活密切相关的石油产品清洁化势在必行，并向高端、特种、专用方向发展。抚顺石油化工研究院采用绿色环保的临氢催化过程和技术，开发了润滑油基础油和白油生产技术，并实现工业应用，为石油资源高效利用、特种油品质量升级及相关行业技术水平提升打下基础。

关键词：加氢；润滑油基础油；白油

中图分类号：TE624.43 文献标识码：A

0 引言

特种油品清洁化的核心是降低硫、氮、芳烃等杂质含量，尤其是脱除强致癌的稠环芳烃等组分，而采用加氢技术将上述杂质降低至安全允许值至为关键。加氢脱杂质具有生产过程清洁环保、主产品收率高、质量好等优势。进入21世纪，抚顺石油化工研究院（FRIPP，下同）依托临氢技术研发优势，利用石化行业副产和资源优势，开发出高端特种新产品生产技术，广泛应用于优质润滑油基础油、食品级白油等新产品生产领域，并成功工业应用，性能达到国际先进水平。

1 全氢法生产优质润滑油基础油技术

加氢法生产润滑油工艺不仅能拓宽基础油原料的来源，而且生产的加氢基础油具有低硫、低氮、低芳烃含量、优良的热安定性和氧化安定性、较低的挥发度、优异的黏温性能和良好的添加剂感受性等优点，可以满足现代高档润滑油对APIⅡ类和Ⅲ类基础油的要求。

2004年FRIPP研发成功属国内首创的、具有自主知识产权、达到世界先进水平的全氢法生产润滑油基础油及优质白油技术及配套催化剂，并成功工业应用，性能达到国际先进水平。该技术具有原料适应性强、工艺流程灵活的特点。利用金陵石化一套低压柴油精制装置，开发出低压异构一连续白土补充精制工艺，2005年1月首次工业应用，2008年又在齐鲁石化临氢降凝装置成功应用。开发的高目的产品收率和低黏度指数损失的第二代异构脱蜡催化剂已于2012年工业应用。

1.1 加氢生产APIⅡ类、Ⅲ类润滑油基础油技术

加氢生产APIⅡ类、Ⅲ类润滑油基础油技术主要包括以VGO或DAO等含蜡油为原料的加氢处理-异构脱蜡-补充精制的高压两段加氢工艺和以加氢裂化尾油为原料的异构脱蜡-补充精制的高压一段串联加氢工艺。

加氢处理-异构脱蜡-补充精制的高压两段加氢工艺针对于高硫、高氮和高蜡含量的VGO或DAO，采用加氢精制和加氢改质组合级配加氢处理技术，改善异构脱蜡原料的分子结构，提高脱蜡进料的黏度指数，并减少目的产品收率的损失。加氢处理产物通过异构脱蜡和补充精制工艺降低凝点和改善颜色及安定性，生产Ⅱ类、Ⅲ类润滑油基础油。

加氢裂化尾油异构脱蜡一补充精制的高压一段串联加氢工艺，可以根据所用加氢裂化催化剂的特点和市场需求，分为FHC-FWSI生产Ⅲ类基础油和FDC-FWSI组合生产Ⅱ类润滑油基础油两种技术，这两种技术均可以与加氢裂化装置有机结合，构成具有“四省一降”（省地、省设备、省投资、省人员、降能耗）特点的加氢裂化一异构脱蜡组合工艺技术。

FHC-WSI组合技术选用具有多环芳烃开环性能强和裂解性能适宜的加氢裂化催化剂，通过优化原料的组成，调控加氢裂化操作条件等方案，制备出高黏度指数的异构脱蜡原料。将脱蜡原料切割成窄馏分，各窄馏分分别进入异构脱蜡装置进行加工，可以生产满足Ⅲ类基础油要求的产品。

FDC-FWSI双重异构化技术，有效地集成了FDC加氢异构裂化工艺技术和FWSI异构脱蜡一加氢补充精制生产润滑油基础油技术。FDC技术以小晶粒改性B沸石分子筛和纳米无定形硅铝为关键组分制备的高异构性能加氢裂化系列催化剂，可以直接生产出低温流动性能好的3#喷气燃料、清洁柴油和加氢裂化尾油等产品。FDC加氢裂化尾油采用FWSI技术，润滑油基础油收率大幅度提高，可生产出低温性能、黏温性能及光、热安定性能均优异的高档润滑油基础油等产品，两种技术比较列入表1。

1.2 F-T合成油异构脱蜡生产APIⅢ类润滑油基础油技术

F-T合成产品具有基本上无硫、氮、芳烃以及正构烷烃含量高等分子结构组成上的优势，是生产高黏度指数APIⅢ类润滑油基础油的很好原料，F—T基础油产品性能几乎可以和PAO相媲美。FRIPP以F-T合成油为原料，采用异构脱蜡-补充精制工艺生产APIⅢ类润滑油基础油的典型工艺条件及产品性质见表2和表3。

1.3 加氢生产高档润滑油基础油技术工业应用

为了充分利用现有的柴油质量升级闲置装置和加氢裂化尾油资源，开发了低压异构和白土连续精制组合工艺，先后在两套装置工业应用，通过装置利旧和原料资源的重组，取得了较好的效果。

采用FRIPP异构脱蜡催化剂技术的低压异构脱蜡装置是利用A公司3.0 MPa低压加氢精制装置的2台反应器、分馏塔、部分机泵系统，通过对反应器和常、减压分馏塔的改造，并新建连续白土补充精制系统和循环氢脱硫化氢系统。该装置于2004年12月开工，生产出低倾点、高黏度指数的润滑油基础油和白油料等特种油品，2005年4月装置进行了标定，标定期间产品性质列入表4。润滑油基础油收率为79.46%，目的产品的黏度指数、倾点、氧化安定性（旋转氧弹法）、色度（D1500）均符合HVIW75润滑油基础油的标准，黏度指数达到了Ⅲ类基础油标准。截止到2014年，装置已经稳定运转超过8年，显示了异构脱蜡催化剂优异的活性稳定性。

B公司20万t/a临氢降凝装置设计压力为4.0MPa。2008年4月经过适应性改造，更换为FRIPP研发的异构脱蜡催化剂并于4月27日成功投产，2008年12月3日进行了标定，标定期间的基础油产品性质列入表5。过程液体收率为95.28%，基础油目的产品收率为80.63%。HVI 60的倾点-45℃、氧化安定性（旋转氧弹法）为223 min，色度（D1500）小于0.5号，是较好的变压器油料，HVI 150，HVI250及HVI 300达到相应润滑油基础油的标准，黏度指数满足Ⅱ类和Ⅲ类基础油要求。

2011年2月FDC-FWSI组合技术在一套23万t/a工业装置成功工业应用，该装置以FDC加氢裂化尾油为原料，采用FIW系列异构降凝催化剂深度降低凝点，FHDA系列补充精制催化剂降低原料芳烃，改善颜色和稳定性。截止到目前，装置运转稳定，产品质量达到设计要求。装置标定产品性质列入表6，液体收率达到98.87%，基础油收率达到96.21%，采用FDC-WSI组合技术可以降低异构脱蜡催化剂的反应负荷，提高了目的产品收率，产品质量达到了APIⅡ类基础油标准。

2013年10月第二代异构脱蜡催化剂在一套40万t/a异构脱蜡装置工业应用，采用异构脱蜡-补充精制一段串联工艺，加氢裂化尾油原料采用混合进料方式，产品性质列入表7，液体收率97%，基础油收率79%，在原料的黏度指数为127的情况下，8#和12#基础油黏度指数大于110，黏度指数损失较低，产品质量达到了Ⅱ⁺类基础油要求。由于没有采用分段进料，4#基础油的倾点达到-30℃，相应的黏度指数损失较大。

2 加氢生产食品级白油技术

FRIPP上世纪80年代开始加氢法生产白油工艺及催化剂的研发工作，异构脱蜡技术的成功工业应用，通过不同工艺的有效组合，使加氢法生产白油原料更加广泛、工艺流程更加灵活，为全氢法生产白油技术提供更加广阔的应用前景。

高压一段加氢生产食品级白油技术采用FHDA系列贵金属催化剂，以异构脱蜡基础油、加氢裂化尾油非临氢降凝生产润滑油馏分和低压异构基础油为原料，生产食品级白油。

高压一段串联生产食品级白油技术以加氢裂化尾油为原料，经异构脱蜡工艺降低原料倾点，再经过补充精制工艺深度脱芳烃，改善产品颜色和安定性，通过蒸馏得到各种牌号食品级白油产品。

以VGO为原料生产高黏度食品级白油技术采用高压两段加氢工艺，一段为高压加氢处理，脱除原料油中硫、氮等杂质以满足二段催化剂的需要。二段为异构脱蜡一补充精制，含蜡馏分油经异构过程降低倾点，再通过补充精制过程深度脱芳，改善产品颜色，生成油经蒸馏得到不同规格的白油产品，具体情况见表8，高黏度食品级白油可做优质的PS白油及聚丙烯填充油。

3 清洁环烷基特种油品生产技术

为充分利用环烷基油资源，创造更大的经济效益和社会效益，满足市场和环保的双重需求，FRIPP开发了高凝点、高硫、高氮和高芳烃的环烷基稠油组合加氢生产环烷基特种产品技术，该技术将加氢处理、临氢降凝和补充精制三种工艺组合在一起，通过催化剂级配组合、优化和适宜的工艺条件，保证装置实现长周期运转。环烷基馏分油经加氢处理深度脱硫、脱氮，及部分芳烃加氢饱和后的生成油，无需分离出氨气，直接进入临氢降凝反应器进行降凝反应，然后补充精制获得高质量产品。

环烷基馏分油组合加氢生产特种油品技术于2009年10月在一套20万t/a装置工业应用，以进口高硫和高凝点环烷基馏分油为原料，生产出低凝环烷基特种产品。该过程的产品可以通过贵金属催化剂加氢精制，降低芳烃含量，提高产品光安定性和热安定性，具体性质列入表9，产品质量可达到食品级白油要求。

4 结束语

以异构脱蜡催化剂为核心的加氢生产高档润滑油基础油成套技术，可生产满足APIⅡ类和Ⅲ类要求的润滑油基础油以及优质白油产品。

随着我国经济的持续快速增长和人民生活水平的提高，清洁炼油新产品需求强劲，并向高端、特种、专用方向发展，有必要充分利用石化企业副产资源优势，开发系列高附加值、大批量优质精细石化产品生产技术，以高效合理利用宝贵资源，增加企业经济及社会效益。