石蜡基减压渣油生产润滑油基础油的研究

张翠侦，朱长申，徐岩峰

(中海油炼油化工科学研究院，山东 青岛 266500)

全球原油资源逐步趋于重质化、劣质化，预计2020年后重质原油储量约占全球可采原油储量的50%左右，重质油高效加工利用是炼油行业面临的重大挑战[1-2]。我国原油大多偏重，石蜡基原油中减压渣油的收率超过40%[3-4]。

随着原油的多样化，近年来各企业如中海(油气)泰州石化有限公司逐渐采用石蜡基减压蜡油为原料生产润滑油基础油。减压渣油作为生产重质润滑油基础油的原料，通常是经过溶剂脱沥青工艺生产脱沥青油。范思远等[5]研究表明，与以异丁烷、正丁烷、戊烷及其混合物为溶剂相比，以丙烷为溶剂时，减压渣油脱沥青工艺的选择性较高，脱沥青油的品质最好，其残炭最低，是加工生产润滑油的理想原料。故国内外润滑油型的溶剂脱沥青工艺，几乎都是丙烷脱沥青工艺。

随着环保政策的日趋严格，市场对润滑油基础油提出了更高的质量要求，在市场总体产能过剩的情况下，高品质的润滑油基础油产量仍相对不足[6-8]。以加氢处理为核心的工艺技术所产的润滑油基础油具有收率高、质量好、副产品质量好、工艺灵活的优点，该工艺已成为世界润滑油基础油生产技术发展的潮流[9-11]。

中海油某炼油厂加工的石蜡基原油经常减压蒸馏得到的减压渣油由于蜡含量较高，不能直接用作道路沥青，只能作为重质燃料和焦化进料，附加值较低。本课题以该原油生产的减压渣油为原料，经丙烷脱沥青得到脱沥青油，再将脱沥青油通过加氢处理-异构脱蜡-补充精制工艺以及减压蒸馏切割制备润滑油基础油系列产品。

1 实 验

1.1 试验原料

试验所用石蜡基减压渣油的性质如表1所示。溶剂脱沥青试验所用的溶剂丙烷为市售产品，其组成(体积分数)为丙烷97.92%、丙烯1.83%、异丁烷0.25%。

表1 石蜡基减压渣油的性质

1.2 催化剂

加氢处理采用钨-钼-镍系催化剂，异构脱蜡采用以分子筛为载体的铂催化剂，加氢精制采用铂-钯系贵金属加氢催化剂，3种催化剂均为市售产品，其主要性质如表2所示。

表2 催化剂的主要性质

1.3 工艺路线和主要操作条件

减压渣油制备润滑油基础油试验工艺流程如图1所示。石蜡基减压渣油通过溶剂脱沥青-加氢处理-异构脱蜡-补充精制工艺生产润滑油基础油系列产品，各单元的主要操作条件范围如表3所示。

图1 减压渣油制备润滑油基础油试验工艺流程示意

表3 各单元的主要操作条件范围

1.4 试验装置和仪器设备

400 mL固定床加氢试验装置，迈瑞尔(上海)有限公司制造；1 kgh溶剂精制装置，洛阳凯美胜石化设备有限公司生产；CANNON CAV-2100运动黏度测定仪，美国凯能仪器公司制造；PHO-TON硫含量分析仪和氮含量分析仪，美国PHOTONLAB公司制造；倾点仪，法国ISL公司制造；HERZOG HFP370开口闪点测定仪，德国HERZOG公司制造。

2 结果与讨论

2.1 丙烷脱沥青试验

由表1可知，本试验所用石蜡基减压渣油的饱和分质量分数为34%、芳香分质量分数为32.1%，理想组分含量较高。为保证理想组分最大限度的抽提，拟采用较大的剂油比。在固定操作压力为4 MPa的前提下，进行抽提温度和剂油体积比的条件考察试验，具体试验条件及结果如表4所示。由表4可知，S-2条件下所得脱沥青油的残炭为0.95%，满足加氢处理催化剂进料的指标要求(残炭小于1%)，且脱沥青油收率与S-4条件相当。故选择S-2条件进行放大试验，所得脱沥青油样品的性质如表5所示。由表5可知，放大试验所得脱沥青油的残炭为0.95%，金属总质量分数低于2 μgg，满足加氢处理催化剂的进料要求。脱沥青油饱和烃含量高、凝点较高(大于50 ℃)，故需要选择合适的脱蜡工艺才可得到倾点和浊点均满足要求的润滑油基础油。

表4 石蜡基减压渣油丙烷脱沥青试验条件及结果

表5 放大试验脱沥青油样品的性质

2.2 加氢处理试验

以上述放大试验所制备的脱沥青油为原料，进行加氢处理试验，具体工艺条件和加氢生成油性质如表6所示。由表6可知：在其他试验条件相同时，低体积空速下脱硫、脱氮效果更为显著；在体积空速不变的前提下，提高反应温度有利于芳烃开环和饱和。此外，加氢处理生成油的凝点较高(大于60 ℃)，表明样品的直链烷烃较多，故需通过异构脱蜡降低样品的蜡含量，制备倾点和浊点较低的润滑油基础油。

表6 脱沥青油加氢处理试验条件及生成油性质

2.3 异构脱蜡-补充精制试验

顾善龙等[12]对润滑油基础油生产工艺的选择进行了研究，Ⅱ类和Ⅲ类润滑油基础油均采用高压加氢工艺制得，异构脱蜡为目前生产润滑油基础油应用最广泛的工艺，具有优良的稳定性，产品收率和黏度指数较高。采用贵金属补充精制催化剂可提高产品颜色、改善氧化安定性并进一步降低各副产品的倾点[13]。以上述H-5条件下的生成油为原料，采用市售异构脱蜡催化剂和补充精制催化剂，进行异构脱蜡试验和补充精制试验，其中异构脱蜡段为3种催化剂的级配。在反应压力为15 MPa、体积空速为1.0 h-1、氢油体积比为800的条件下，考察异构脱蜡-补充精制反应温度的影响，优化的反应温度及生成油性质如表7所示。由表7可知，经异构脱蜡-补充精制后生成油的硫质量分数小于1 μgg，且外观清澈透明。

表7 异构脱蜡-补充精制优化的反应温度及生成油性质

为了得到不同牌号的润滑油基础油，采用减压蒸馏对异构脱蜡-补充精制后生成油样品进行切割，所得润滑油基础油样品的性质如表8～表10所示。

表8 重质润滑油基础油样品的性质

由表8可知：大于460 ℃ 馏分和大于400 ℃ 馏分的运动黏度、黏度指数、倾点、浊点和闪点(开口)等指标均分别满足QSY 44—2009中90BS光亮油和HVIH14基础油的性质指标要求；大于460 ℃ 馏分和大于400 ℃ 馏分相对于脱沥青油的收率分别为40.93%和48.81%；大于460 ℃ 馏分的运动黏度(100 ℃)仅为20.71 mm2s，即使调整切割温度，也难以得到120BS光亮油(100 ℃下运动黏度指标为22～28 mm2s)和150BS光亮油(100 ℃下运动黏度指标为28～34 mm2s)。

表9 轻质润滑油基础油样品的性质

由表9可知，轻质润滑油馏分的密度(20 ℃)、运动黏度(100 ℃)、倾点、硫含量等性质均满足QSY 44—2009中HVIH2基础油的性质指标要求，但其闪点(开口)偏低，可通过调整初馏点来满足指标要求。

表10 中质润滑油基础油样品的性质

由表10可知，360～420 ℃馏分和420～460 ℃馏分的运动黏度(100 ℃)、倾点及色度等性质均分别满足QSY 44—2009中HVIH4和HVIH8基础油的指标要求。

由上述分析结果可知，石蜡基减压渣油经溶剂脱沥青后得到脱沥青油，脱沥青油经加氢处理-异构脱蜡-补充精制得到加氢生成油，再将加氢生成油经减压蒸馏切割后可得到5种润滑油基础油产品，各产品性质基本满足相应润滑油基础油标准的指标要求，且与石蜡基减压渣油的利用现状相比，5种润滑油基础油均为高附加值产品。以脱沥青油为基准时润滑油基础油总收率可达75%左右，以减压渣油为基准时润滑油基础油总收率约为34%。

3 结 论

将石蜡基减压渣油经溶剂脱沥青后得到脱沥青油，脱沥青油经加氢处理-异构脱蜡-补充精制得到加氢生成油，再将加氢生成油经减压蒸馏切割后可制得90BS，HVIH14，HVIH8，HVIH4，HVIH2共5个牌号的润滑油基础油产品。以脱沥青油进料为基准时润滑油基础油总收率可达75%左右，以减压渣油为基准时润滑油基础油总收率约为34%。