加氢法生产HVI Ⅱ/Ⅲ类润滑油基础油的技术途径与实践

王子文，高杰，李洪辉，郭庆洲，王鲁强，牛传峰，夏国富

(中国石化石油化工科学研究院，北京 100083)

加氢法生产HVI Ⅱ/Ⅲ类润滑油基础油的技术途径与实践

王子文，高杰，李洪辉，郭庆洲，王鲁强，牛传峰，夏国富

(中国石化石油化工科学研究院，北京 100083)

随着我国产业升级的加速和环保法规的日益苛刻，满足环保节能要求的高档润滑油将成为未来的发展趋势，采用异构脱蜡技术生产HVI Ⅱ/Ⅲ类基础油受到了广泛关注。石油化工科学研究院(RIPP)多年来致力于润滑油基础油加氢技术的研发，在润滑油异构脱蜡技术方面形成了以加氢裂化尾油、中间基减压馏分油或费托合成蜡为原料生产HVI Ⅱ/Ⅲ类基础油的成套技术，并成功实现了工业应用，为润滑油质量升级提供有力支持。

润滑油基础油；异构脱蜡；黏度指数

0 引言

近年来，随着我国产业升级的加速和环保法规的日益苛刻，满足环保节能要求的高档润滑油将成为未来的发展趋势。目前，我国润滑油的生产以国内工厂为主，但是作为润滑油最主要构成部分的基础油却大量依靠进口。国内基础油产能结构与需求发展不匹配的问题在Ⅱ/Ⅲ类基础油上表现得尤为突出。研究表明，2014年我国Ⅱ/Ⅲ类基础油的消费量达284万t，其中约70%由进口资源补充[1]，国内Ⅱ/Ⅲ类基础油的供应量仍有较大缺口。

另一方面，随着我国原油进口量不断增加，原油品种的多样化和不确定性，给基础油的稳定生产带来了挑战。与传统生产工艺相比，润滑油加氢工艺的原料适应性更强，能够以中间基原油生产出具有优良性能的基础油。特别是润滑油异构脱蜡技术，由于其能够在保持高黏度指数和较高收率的同时达到降低倾点的目的，目前已经成为生产HVI Ⅱ/Ⅲ类基础油最重要的工艺技术。

1 生产HVI Ⅱ/Ⅲ类基础油的异构脱蜡(RIW)技术

在深入认识润滑油异构脱蜡反应机理的基础上，石油化工科学研究院(RIPP)完成了异构脱蜡催化剂用分子筛的合成与生产技术、异构脱蜡催化剂制备技术[2]以及基础油异构脱蜡工艺技术的开发，形成了以加氢裂化尾油、中间基减压馏分油或费托合成蜡为原料生产HVI Ⅱ/Ⅲ类基础油的成套技术[3]，并成功实现了工业应用。

1.1 加氢裂化尾油生产HVI Ⅱ/Ⅲ类基础油

加氢裂化尾油来自于高压深度加氢过程，其原料中的硫、氮化合物以及芳烃均被脱除或深度转化，能够符合异构脱蜡催化剂的进料要求。由于原料中的多环环烷烃和多环芳烃在加氢裂化过程中会转化成为带有侧链的少环环烷烃或单环芳烃，因此加氢裂化尾油的润滑油馏分段的黏度指数较高，非常适合作为生产优质基础油的原料。目前，以加氢裂化尾油为原料生产HVI Ⅱ类基础油的技术已得到了广泛应用。

由于HVI Ⅲ类基础油要求具有非常高的黏度指数，而在异构脱蜡过程中必然存在黏度指数损失的问题，这就使得HVI Ⅲ类基础油的生产存在相当大的难度。RIPP对国内多种尾油进行了异构脱蜡试验，并开展了基础油烃组成及结构特征、原料组成结构对基础油性能的影响等方面研究[4]。在此基础上，通过对原料、催化剂性能及操作条件的优化和选择，采用RIW技术能够生产出质量符合中国石化《润滑油基础油(加氢)协议标准》(简称“标准”)要求的HVI Ⅲ类基础油。

2016年5月，RIPP的异构脱蜡技术及RIW-2催化剂在国内某基础油生产企业40万t/a润滑油加氢异构脱蜡装置上成功实现了工业应用，以加氢裂化尾油为原料，采用异构脱蜡—加氢补充精制流程能够生产出HVI Ⅲ 4 mm2/s基础油和HVI Ⅲ 6 mm2/st基础油。如表1所示，在基础油产品质量符合HVI Ⅲ类基础油标准的条件下，与异构反应进料相比，产品的黏度指数损失可以控制在10个单位左右，体现了RIW-2催化剂优异的异构选择性和较高的工艺优化水平。

表1 加氢裂化尾油生产基础油工业应用原料及产品主要性质

1.2 中间基减压馏分油生产HVI Ⅱ类基础油

与加氢裂化尾油不同，中间基减压馏分油的硫、氮含量较高，为防止硫、氮化合物使载有贵金属的异构脱蜡催化剂中毒，原料首先要经过加氢处理脱除硫、氮后，才能满足异构脱蜡段的进料要求。另一方面，加氢处理转化程度较深，能够使原料中的多环芳烃及多环环烷烃裂解开环，生成带有若干烷基侧链的高黏度指数的单环芳烃或单环环烷烃，从而实现将非理想组分转化为理想组分，同时几乎完全脱除杂环化合物，有利于提高异构进料的黏度指数和基础油产品收率。

采用加氢处理—异构脱蜡—加氢补充精制流程，以中东混合油的减压馏分油为原料生产HVI Ⅱ类基础油进行了工艺研究，试验结果如表2所示。该中东混合油的减二线馏分油黏度指数为79、减三线黏度指数为56，要想生产HVI Ⅱ类基础油就要保证加氢处理后的精制油黏度指数在125以上，因此加氢处理反应在脱硫脱氮的同时，要大幅度提高产品的黏度指数。采用RIPP开发的加氢处理RL-2催化剂，不仅能够有效脱除原料中的硫、氮化合物，还能够大幅提升异构进料的黏度指数，所得加氢处理产物再经RIW-2催化剂进行异构脱蜡，最终可获得黏度指数大于110的HVI Ⅱ+类基础油。

表2 中东混合油减二、减三线原料和基础油产品性质

以中间基油生产HVI Ⅱ类基础油的加氢处理技术已成功应用于中国石化系统某45万t/a润滑油加氢装置，并于2014年5月完成标定。

1.3 费托合成油生产HVI Ⅲ+类基础油

费托合成油主要由正构烷烃和烯烃组成，并且硫、氮含量极低，但含有一定量的以醇等有机物形式存在的氧，不能直接作为最终产品使用，需要对其加氢提质后方可作为最终产品。由于分子组成结构上的优势，费托合成蜡是生产高黏度指数，特别是HVI Ⅲ+类基础油的优质原料。在由费托合成产物生产润滑油基础油的研究方面，RIPP完成了基础油、石蜡生产技术的研究并完成成套技术的开发，包括费托蜡稳定加氢技术、高熔点重质蜡生产技术、费托蜡加氢处理技术、费托蜡异构裂化技术和费托蜡异构脱蜡技术。根据目标产物的不同可以选择不同的组合方式，并形成不同的工艺流程。

表3所示为不同流程所生产HVI Ⅲ+类基础油产品主要性质。稳定加氢—异构脱蜡—补充精制流程是将费托合成蜡首先通过加氢精制进行脱氧、烯烃饱和等反应，再经过常减压蒸馏，切割出颜色水白、滴熔点高的特种蜡产品后，中间含蜡润滑油馏分进一步经过异构脱蜡—补充精制生产高档基础油。加氢处理—异构脱蜡—补充精制流程以费托合成蜡为原料，采用较为苛刻的加氢处理条件，以提高重质基础油的收率为目的。异构裂化—异构脱蜡—补充精制流程则是将异构裂化技术和异构脱蜡技术相结合，以费托合成产物的异构加氢裂化尾油作为异构脱蜡段进料来生产润滑油基础油。采用不同工艺流程所得产品均具有较高的黏度指数和极低的倾点，是优质的润滑油基础油产品。

表3 不同流程所生产HVI Ⅲ+类基础油产品主要性质

2012年，RIPP在某炼厂3000 t/a装置上完成了费托蜡生产基础油及石蜡工业试验，所生产的HVI Ⅲ+4 mm2/s基础油的黏度指数为145，倾点<-30 ℃；HVI Ⅲ+6 mm2/s基础油的黏度指数154，倾点<-30℃；同时得到了优质的2号基础油、满足ASTM D7566标准要求的航煤馏分、凝点<-30 ℃的柴油馏分。工业试验所用原料性质见表4，所得HVI Ⅲ+4 mm2/s、HVI Ⅲ+6 mm2/s基础油性质见表5，工业试验所得费托来源的基础油与PAO性质的对比见表6。可以看到，费托基础油黏度指数高、氧化安定性好、蒸发损失低，其性质与PAO相媲美，是调配高档润滑油的优质原料。此次工业试验对费托合成蜡稳定加氢技术、高熔点微晶蜡生产技术、费托合成蜡加氢处理技术及异构脱蜡/加氢精制技术进行验证并获得了成功。

表4 费托蜡生产基础油工业试验原料主要性质

表5 费托蜡生产基础油工业试验所得基础油产品主要性质

表6 工业试验所得费托基础油与PAO性质的对比

2 小结

RIPP在多年的科研与工业应用实践过程中，开发出了以RIW-2催化剂为核心的润滑油基础油异构脱蜡成套技术并成功应用于多套工业装置。该技术具有广泛的原料适应性，能够生产满足HVI Ⅱ/Ⅲ类标准的高档基础油产品，为基础油生产企业产品质量升级和产品结构优化提供了有力的技术支撑。

[1] 孔劲媛，王昭，张蕾. 我国润滑油暨基础油市场现状与发展预测[J]. 润滑油，2016，31(5): 1-5.

[2] 黄卫国，方文秀，王鲁强，等. RIPP新型异构降凝催化剂RIW-2的开发[C]//中国石化加氢装置生产技术交流会论文，2012:733-737.

[3] 郭庆洲，王鲁强，黄卫国，等. RIPP润滑油技术开发及工业应用[C] // 2014年中国石化炼油加氢技术交流会论文集，2014:706-713.

[4] 胡松伟，郭庆洲，夏国富，等. 异构脱蜡润滑油基础油组成对其性质的影响 [J]. 石油学报(石油加工)，2015，31(4): 831-835.

Hydrogenation Technical Approach and Practice of Producing HVI Ⅱ/Ⅲ Lube Base Oil

WANG Zi-wen, GAO Jie, LI Hong-hui, GUO Qing-zhou, WANG Lu-qiang, NIU Chuan-feng, XIA Guo-fu

(Sinopec Research Institute of Petroleum Processing, Beijing 100083, China)

The acceleration of industrial upgrading and the increasingly stringent environmental requirements drives premium base oil demand. Isomerization dewaxing technology has been widely used in the production of HVI Ⅱ/Ⅲ base oil. RIW(RIPP Isomerization Dewaxing) is a base oil isomarization dewaxing technology developed by Research Institute of Petroleum Processing (RIPP). It is applicable to the production of premium base oil from various raw materials, such as hydrocracking unconverted oil, intermediate base VGO or Fischer Tropsch synthesis wax. RIW technology has been successfully implemented in commercial applications. It will provide strong support for the quality upgrade of lubricant.

lube base oil; isomarization dewaxing; viscosity index

2016-06-21。

达永娥,硕士,工程师,2007年毕业于西安石油大学应用化学专业,2014年毕业于华东理工大学化学工程专业,现主要从事油品分析检测、技术管理、体系管理等工作。E-mail:dye_rhy@petrochina.com.cn

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.03.010

1002-3119(2017)03-0054-04

TE626.3

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