石蜡基减四线馏分油生产润滑油基础油的工艺研究

徐岩峰 王启升 张翠侦

摘      要：以中海油石蜡基减四线馏分油为原料，进行润滑油基础油生产工艺研究。研究结果表明：以石蜡基VGO4为原料， 经加氢处理-异构脱蜡-补充精制组合工艺，得到收率为38%、黏度指数为112、倾点为-15 ℃、氧化安定性时长为398 min的HVIP 10润滑油基础油;以石蜡基VGO4为原料，经酮苯脱蜡-加氢处理-异构脱蜡-补充精制组合工艺生产润滑油基础油的条件更为苛刻，且目标产品收率较直接采用三段加氢工艺的实验结果低11%。

关  键  词：减四线馏分油;酮苯脱蜡;加氢工艺;润滑油基础油

中图分类号：TE 624       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）04-0595-04

Abstract： The production process of lubricating base oil was studied by using CNOOC paraffin VGO4 as raw material. The results showed that the HVIP 10 lubricating oil base oil with yield of 38%， viscosity index of 112， pour point of -15 ℃ and oxidation stability of 398 min was obtained by using paraffin-based VGO4 as raw material through the combined process of hydrogenation，isomerization dewaxing and supplementary refining. Using paraffin-based VGO4 as raw material， the conditions for producing lube base oil by the combined process of ketobenzene dewaxing-hydrotreating-isomerization dewaxing-supplementary refining are more demanding， and the yield of target product is 11% lower than that of direct three-stage hydrotreating process.

Key words： VGO4; Ketone-benzol dewaxing; Hydrogenation process; Lube base oil

润滑油基础油作为润滑油的主要成分（在润滑油中所占比例为70%～99%），其性质和组成对润滑油的质量具有重要的影响。基础油的理化性质决定着润滑油的氧化安定性、化学活性和挥发性等，以上性质直接影响润滑油使用性能。随着制造业的发展及环保形势的紧迫，对润滑油的质量要求越来越高，即对润滑油基础油提出了新的要求，需要有较高的黏度指数、良好的低温流动性、更高的抗氧化安定性及较低的挥发性等性能[1-3]。

目前，Ⅰ类润滑油基础油主要通过传统的溶剂精制方法获得，Ⅱ类和Ⅲ类基础油主要是通过加氢裂化或/和蜡异构技术制备[4]。较传统润滑油加工工艺，以加氢处理为核心的工艺技术具有工艺灵活性大，目标产品收率高、质量好等优点[5-6]。加氢润滑油基础油与常规基础油相比，具有更低硫含量和氮含量、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、良好的添加剂感受性等优点[3]。

鉴于加氢工艺的优势，本文以中海油某炼厂生产的石蜡基减四线馏分油（石蜡基VGO4）和石蜡基VGO4经酮苯脱蜡所得的脱蜡油为原料，采用加氫处理-异构脱蜡-补充精制工艺，进行高黏度润滑油基础油研究，并对比不同工艺生产HVP10的差异。

1  实验部分

1.1 原料和仪器设备

1.1.1  实验原料

本研究以石蜡基VGO4（取自中海油某炼油厂的常减压蒸馏装置）和石蜡基VGO4经酮苯脱蜡工艺所得的脱蜡油（酮苯脱蜡中试装置所得）为原料，进行润滑油基础油的工艺研究。两种原料油主要性质见表1。

由表1可知，较石蜡基VGO4（1#原料油），经酮苯脱蜡工艺所得的脱蜡油（2#原料油和3#原料油）的性质变化较大，其链烷烃含量降低，总环烷烃和总芳烃呈上升趋势，族组成的变化致使油品的运动黏度、密度、硫含量和氮含量变大，蜡含量和凝点降低。

1.1.2  仪器设备

本试验采用的主要装置、仪器有：400 mL固定床加氢试验装置（迈瑞尔（上海）有限公司制造）;10 L/h 酮苯脱蜡装置（大连远东兴仪器有限公司生产）;CANNON CAV-2100运动黏度测定仪;HO-TON硫含量分析仪;PHO-TON氮含量分析仪;法国ISL倾点仪;德国HERZOG HFP370开口闪点测定仪等。

1.2  工艺路线

顾善龙[7]等就润滑油基础油生产工艺如何选择进行详述，Ⅱ类和Ⅲ类润滑油基础油均采用高压加氢工艺制得。且异构脱蜡为目前生产润滑油基础油最广泛的生产工艺，该过程将润滑油中高倾点的长链正构烷烃组分转化为低倾点的单支链、双支链等异构烷烃，以改善润滑油基础油的凝点、倾点等低温流动性能，同时该过程获得的润滑油基础油的黏度指数和收率损失较小[8]。该原料油经过高压加氢工艺脱除芳烃和杂原子、进行长链烷烃的异构化，已得到与市售产品相当的高黏度润滑油基础油。工艺流程示意图如图1所示。

2  结果与讨论

2.1  加氢处理试验

加氢处理催化剂为市售产品，目的是脱除原料油中的硫、氮及芳烃，以得到满足异构脱蜡-补充精制催化剂进料要求的样品（硫含量<2 mg/kg，氮含量<2 mg/kg）。

本研究在固定加氢处理工艺氢分压为15 MPa，氢油体积比为1 000∶1的前提下，进行了反应温度和体积空速的条件考察实验。其中，减四线馏分油和脱蜡油的条件考察实验结果如图2、图3和表2所示。

由图2和图3可知：

（1）1#原料油在0.9 h-1、0.75 h-1和0.6 h-1下，反应温度分别为407 ℃、402 ℃和397 ℃的条件下得到氮含量小于2 mg/kg的加氢生成油，即反应温度与体积空速为正相关，体积空速每降低0.15 h-1，反应温度降低5 ℃。

（2）固定体积空速为0.9 h-1，1#和2#原料油分别在407 ℃和412 ℃的反应条件下，得到氮含量小于2 mg/kg的加氢生成油;而3#原料油的反应温度高达417 ℃时，氮含量仍较高，为5.7 mg/kg。2#原料油和3#原料油硫含量和氮含量偏高，增加了加氢处理反应脱硫、脱氮的苛刻度。

由图2和图4可知：

（1）1#原料油的加氢处理实验表明，在其他试验条件固定的前提下，随着反应温度的降低及体积空速的变小，所得生成油的运动黏度、密度、链烷烃含量及≥440 ℃馏分的收率呈增大趋势。原因为在较高的反应温度下，伴随着加氢脱硫、脱氮及加氢饱和反应的同时，发生环饱和及开环反应，使得大量低馏分生成。

（2）在相同的体积空速（0.9 h-1）下，较1#原料油，2#原料油的加氢处理反应条件更为苛刻，且≥440 ℃馏分的收率偏低。

2.2  异构脱蜡-补充精制试验

结合加氢处理实验结果，该实验以条件G和条件H的生成油为原料，进行异构脱蜡-补充精制实验。在固定反应压力15 MPa、体积空速为1.0 h-1、氢油比为500∶1的前提下，对异构脱蜡反应温度进行优化。因目标产品对应生成油的重馏分，故将异构脱蜡-补充精制样品进行蒸馏切割，≥440 ℃馏分的收率和倾点随反应条件的变化如表3和图5所示。

由表3和图5所示：

（1）G条件生成油的异构脱蜡-补充精制试验表明，在其他试验条件不变的条件下，随着反应温度的提高，目标产品的收率降低，倾点降低，其中条件2所得的≥440 ℃馏分的运动黏度、密度、黏度指数和倾点等达到中石油HVIP 10的指标要求[9]。

（2）在反应温度为350 ℃的条件下，较G条件生成油的实验结果，H条件生成油经异构脱蜡-补充精制所得的≥440 ℃馏分油收率仅为27.04%，低11%，且倾点较高，为-3 ℃，远高于HVIP 10的指标要求（倾点不高于-15 ℃）[9]。

2.3  样品制备实验

根据表2和表3所示的条件考察试验的结果，得到优化的试验条件，具体如表4所示，并以该条件进行样品放大，得到了与中石油HVIP 10性质相当的润滑油基础油，具体性质如表5所示。

3  结论

（1）石蜡基VGO4经酮苯脱蜡工艺改变了加氢进料的结构族组成，其环烷烃和芳烃含量升高，链烷烃降低，硫含量和氮含量升高，致使加氢反应条件更为苛刻，且目标产品收率降低。

（2）以石蜡基VGO4为原料，在加氢处理段氢分压为15 MPa，反应温度为397 ℃，体积空速为0.6 h-1，氫油体积比为1 000∶1;异构脱蜡和补充精制段氢分压为15 MPa，反应温度分别为350 ℃和240 ℃，体积空速均为1.0 h-1，氢油体积比为500∶1的条件下，得到收率约为38%，性质与市售产品相当的润滑油基础油HVIP 10。

参考文献：

[1]宁绍宽，孔珊珊.润滑油基础油生产工艺及发展趋势[J].炼油与化工，20183（2）：5-7.

[2]薛卫国，李建明，周旭光，等.加氢异构基础油的氧化安定性研究[J].润滑与密封，2012，37（8）：107-111.

[3]陈文艺，邹凯，王秀文，等.几种加氢润滑油基础油性质和组成研究[J].石油炼制与化工，2014，45（10）：94-98.

[4]曼格T，得雷泽尔W.润滑剂与润滑[M].北京：化学工业出版社，2005.

[5]王会东.加氢润滑油基础油光安定性研究进展[J].润滑油，2002，17（4）：6-10.

[6]黄为民，崔雪梅，卜晓宇.润滑油基础油光安定性研究[J].石化技术与应用，2005，23（1）：17-19.

[7]顾善龙，张向英.浅谈润滑油生产工艺的选择[J].石化技术，2018（4）：24.

[8]王新苗，徐伟池，刘彦峰，等.蜡下油异构脱蜡生产Ⅱ、Ⅲ类润滑油基础油技术研究[J].应用科技，2019（5）：106-109.

[9]mwh1208.Q-SY44-2009通用润滑油基础油标准[EB/OL].https： //wenku.baidu.com/view/74b821c94693daef5ef73d48.