润滑油加氢异构化工艺技术研究

摘要

随着原油性质的日益变差、环保要求的提高、节能意识的增强、汽车机械等工业的技术水平高速发展，润滑油使用条件越来越苛刻，人们对润滑油的质量要求越来越高。现代润滑油正朝着高性能、低排放、长寿命、通用化、环保节能、全天候等诸多方面发展，特别是车用润滑油，国际润滑油市场已逐步形成以高质量多级油为主的结构格局。而生产高质量润滑油需要高质量的基础油，提高基础油质量是提高润滑油质量的关键，研发生产具有高粘度指数、低挥发性、低硫、优异的氧化安定性和低温流动性、良好的热稳定性和剪切安定性的优质基础油越来越迫切。 其次，中国经济通过近二十年的快速发展，一方面，国有企业不断加大技术投入，提高技术创新能力，进行技术更新，化工、机械、能源、交通运输等国民经济各行业的经济实力和技术水平有了一个质的飞跃。加之中国加入WTO后，将日趋成为“世界工厂”，使用高档润滑油的精密机械设备会不断增加，外国汽车厂商的登陆抢滩也迫使国内汽车工业加快引进先进技术、扩大生产规模的步伐，国内汽车保有量将迅速增长。此外，随着西部大开发的进行，西南、中南地区的经济也将以前所未有的速度迅速提高。上述种种因素表明，国内经济在今后较长一段时间内可望继续保持快速、稳定、持续的发展势头，这必将有力地拉动润滑油，特别是高档油的市场需求不断增长，为润滑油生产企业提供了更为广阔的发展空间。另一方面，润滑油市场的激烈竞争决定了企业要提高经济效益，除了产品必须走品种多样化、质量等级高档化、包装规格小包装化之路外，还要最大限度降低原材料及生产成本。而茂名分公司现有的溶剂精制—溶剂脱蜡—白土补充精制“老三套”生产工艺不仅加工流程长，设备多，维护费用高，原材料消耗大，基础油综合收率低(约38～45％)，低值副产品多，而且生产出来的基础油多项质量指标难以达到HVI基础油标准要求，无法满足高档润滑油生产的要求，单一的“老三套”生产工艺已成为制约企业进一步扩大市场占有率，提高经济效益的最大瓶颈。 再者，茂名分公司的润滑油生产已有二十余年历史，历来以大庆原油为原料，生产的南海牌润滑油享誉湘赣和整个华南地区，是我国华南地区最重要的润滑油生产基地。而随着近年来石化产品的市场需求和国内炼油能力的不断扩大，国内原油产量的缺口越来越大，无法满足炼油企业的正常需求，国内炼油企业每年需大量进口原油。估计到2007年石化集团公司的进口原油资源将占总加工量的70％～80％，而且对海外资源的控制度为0<'[1]>。世界原油主要出口地是中东地区，中东原油的一个显著特点是高含硫，技术上加工难度比国内原油要大得多。针对原油资源紧缺的状况，进入九十年代后，国内原油开始实行区域配置，随着茂名分公司“1350万吨/年”炼油改扩建工程于1999年底全部建成投产，茂名分公司已成为石化集团公司加工含硫原油的主要基地，中东原油炼量逐年加大，到2005年已达1000万吨，占当年原油加工量的81.5％，而大庆原油到2000年9月已完全停止供应，其它可替代的石蜡基原油不仅品种多、数量少、质量不稳定，而且来油不均衡。为确保润滑油原料充足，采用中东油生产润滑油已是大势所趋，必须加快研究开发的工作。有鉴于此，早在1993年起，茂名分公司就开始进行中东原油制取润滑油的研究试验工作，先后进行了阿曼油、也门油、沙特轻质和沙特中质原油、伊朗油等多种原油的实验室研究工作和工业试生产工作<'[2][3][4]>。研究结果表明，采用现有的“老三套”加工工艺只能得到API Ⅰ类基础油，并且质量非常不稳定，无法满足调合高档润滑油的需要，而我们与国外润滑油公司的竞争主要是高档润滑油的竞争，能满足高档润滑油质量要求的API Ⅱ类和Ⅲ类基础油目前只能用临氢加工技术生产。显而易见，为了满足现代润滑油发展以及茂名分公司的发展需要，引进先进工艺，生产高质量的基础油已迫在眉睫。而“老三套”工艺受其物理加工过程的局限，无法改变原料的固有性质，不可能获得优质基础油，根据国内外的经验和研究成果，采用加氢工艺是必由之路。加氢工艺对原料适应性强，产品质量好、收率高，有利于减少环境污染，是生产APIⅡ类及Ⅲ类基础油有效和经济的方法。在石化集团公司的指导下，早在1994年，茂名分公司就组织生产、科研、设计等方面专家，对公司现有润滑油生产装置进行了详细准确的摸底调查，研究考察了国内外润滑油加工技术的最新进展，根据润滑油市场发展趋势对本公司润滑油的未来发展进行了规划论证工作。1997年以来还先后与石科院、抚研院、Chevron、Mobil、Lyondell等国内外拥有润滑油加氢技术的研究院及公司进行了技术交流，基本摸清了润滑油加氢的工艺特点及各家所推荐技术的先进性、可靠性和经济性。并在1998年提供伊朗减三、减四、轻脱油的糠醛浅度精制油油样，委托石科院等单位进行加氢处理生产基础油的研究工作，根据研发工作的进展情况提出了在保留现有轻、重质润滑油生产线(主要目的在于确保石蜡及高粘度基础油产量)的基础上，通过新建一套临氢降凝装置使基础油综合生产能力由现有的25万吨/年提高到50万吨/年的规划设想。 正是在上述背景下，提出并确立了本论文研究的课题：以中东含硫原油为原料生产达到API Ⅱ类基础油质量标准的润滑油基础油为目标，开展润滑油加氢异构化工艺技术研究并评价和筛选工艺上最佳的操作参数，为最终实现工艺技术的工业化奠定基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1润滑油发展趋势

1.2基础油分类方法

1.2.1 API基础油分类方法

1.2.2我国基础油分类方法

1.3矿物基础油的组成和主要理化性质

1.3.1流变性

1.3.2氧化安定性

1.4润滑油基础油常规生产工艺

1.5润滑油基础油加氢生产工艺

1.5.1加氢处理工艺

1.5.2润滑油临氢脱蜡工艺

1.5.3加氢补充精制工艺

1.6润滑油临氢工艺主要化学反应及反应机理

1.6.1临氢过程的主要化学反应

1.6.2临氢过程的反应机理

1.7润滑油生产组合工艺

1.7.1常规工艺流程

1.7.2溶剂精制—催化脱蜡—加氢精制工艺流程

1.7.3溶剂精制—加氢处理—溶剂脱蜡—补充精制工艺流程

1.7.4溶剂精制—加氢处理—异构脱蜡—加氢精制工艺流程

1.7.5加氢处理—加氢精制—溶剂脱蜡工艺流程

1.7.6加氢处理—异构脱蜡—溶剂脱蜡工艺流程

1.7.7全加氢工艺流程

1.8本论文的任务和技术路线

第二章试验装置及分析方法

2.1原料预处理试验装置

2.2加氢工艺试验装置

2.3催化剂稳定性试验装置

2.4分析仪器及方法标准

第三章试验原料的选择与制备

3.1试验原料的确定

3.2试验原料的制备

3.2.1原料切割控制方案

3.2.2试验原料的生产

第四章润滑油加氢工艺试验过程与结果讨论

4.1原料的预处理

4.1.1普通精制预处理

4.1.2浅度精制预处理

4.1.3原料预处理工艺试验小结

4.2加氢处理工艺评价

4.2.1加氢处理催化剂性质

4.2.2试验原料性质

4.2.3不同压力下的工艺试验

4.2.4不同温度下的工艺试验

4.2.5加氢处理工艺评价小结

4.3加氢处理-溶剂脱蜡-加氢精制工艺评价

4.3.1以减二线为原料的工艺评价

4.3.2以减三线为原料的工艺评价

4.3.3以减四线为原料的工艺评价

4.3.4以轻脱油为原料的工艺评价

4.3.5加氢处理-溶剂脱蜡-加氢精制工艺评价小结

4.4加氢处理—异构脱蜡—加氢精制工艺评价

4.4.1加氢处理—异构脱蜡—加氢精制工艺试验

4.4.2加氢处理-异构脱蜡-加氢精制工艺试验小结

4.5 R系列催化剂稳定性试验

4.5.1原料油的选择

4.5.2操作参数的选择

4.5.3控制分析与操作参数的调整

4.5.4 R-1加氢处理催化剂稳定性试验

4.5.5 R-2/R-3异构脱蜡-加氢精制催化剂稳定性试验

4.5.6 R系列催化剂稳定性试验小结

结论

参考文献

致谢

评定意见