（化学工程专业论文）利用南阳原油研制生产se+15w40汽油机油.pdf

天津大学工程硕士学位论文摘要 摘要 本文主要研究了s e1 5 w 4 0 汽油机油的性能，以南阳原油生产的中性油 为基础油，并确定出各种添加剂配方及用量，调合研制出所需油品，安现j 南阳原油生产中档润滑油的目标。 通过考察南阳石蜡精细化工厂生产的基础油及部分外购基础油的特 性，确定出由精减二线、轻脱油和大连5 0 0 s n 作为s el5 w 4 0 汽油机油的基 础油组成。 乙烯丙烯共聚物( o c p ) 作为配制多级汽油机油常用的粘度指数改进 剂，具有良好的增稠能力和抗剪切能力。为了确定最佳的o c p 种类，重点研 究考察了四种粘度指数剂的应用性能。 用薄层氧化( t f o u t ) 为研究油品氧化性能的主要手段，对t 2 0 2 、t 2 0 3 及几种辅助抗氧剂进行了研究和比较，确定出抗氧抗腐剂的组成和加入量。 实车道路试验表明，研制油品具有良好的抗氧化性、抗泡性及高温清 净性能，在使用中性能稳定，符合s e1 5 w 4 0 汽油机油的规格标准。 化 关键词汽油机油 s e15 w 4 0 基础油粘度指数改进剂薄层氧 天津大学工程硕士学位论文摘要 a b s t r a c t t h ep u r p o s eo ft h i st h e s i si st ot a k eas y s t e m a t i cs t u d yo fs e 1 5 w 4 0g a s o l i n ee n g i n eo i lw i t hn e u t r a lo i lp r o d u c e df r o mn a n y a n g o i la st h eb a s es t o c k a n dc o n c o tt h eo i lw en e e dt h r o u g ha d d i n g a p p r o p r i a t ea d d i t i o na g e n t ，w h i c hr e a l i z et h eg o a lt h a tn a n y a n go i l e f l ap r o d u c et h em i d d l eg r a d el u b r i c a t i n go i l t h eb a s es t o c ko fs e1 5 w 4 0g a s o l i n ee n g i n eo i li sc o m p o s e do f v a c u u mc u t2 ，r e f i n e do i la n dd n l i a n5 0 0 s nt h r o u g hs e a r c h i n gt h e b a s eo i lp r o d u c e df r o mn a n y a n gf i n ec h e m i c a lp l a n to fw a xa n d p a r to fb a s eo i lb o u g h tf r o mo u t s i d e e t h y l e n e ，p r o p y l e n ee o p o l y m e r ( o c p ) o su s u a l i m p r o v e ro f v i s c o s i t yi n d e x ( v 1 ) t om a k eu pm u l t i l e v e lg a s o l i n ee n g i n eo i l ，h a v e t h ew e l lt h i c k e n i n ga b i l i t ya n da n t i - s h e a rp r o p e r t y t of i n dt h eb e s t c a t e g o r y o f o c p ， w e m a i n l y i n v e s t i g a t e d t h e a p p l i c a t i o n p e r f o r m a n c eo ff o u rd i f f e r e n t t f o u ti st a k e nn st h em a i nm e a n st om a k es u r et h ec o n s t i t u t i o n a n dt h ed o s a g eo fo x i d a t i o na n dc o r r o s i o n i n h i b i t o r , t h r o u g h c o m p a r i n gt 2 0 2 ，t 2 0 3a n ds o m eo t h e rs e c o n d a r ya n t i o x i d a n t s t h ed r i v i n gt e s ta r eu s e dt oe v a l u a t e t h ed e t e r g e n c y ，a n t i f o a m a b i l i t ya n di n o i i d i z 量b i i i t yo fo i lw i t hs t a b l es e r v i c ep e r f o r m a n c e s t h er e s u l t so ft e s tp r o v et h a tt h ep e r f o r m a n c e so ft h eo i lc a nm e e t t h es p e c i f i c a t i o n so fs e1 5 w 4 0g a s o l i n ee n g i n eo i l k e y w o r d ：g a s o l i n ee n g i n eo i l ， s e15 w 4 0 ，b a s eo i l ，i m p r o v e r o fv i s c o s i t yi n d e x 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得：墨叠盘茔或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：络脓 签字日期：口年 1 月h 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解叁叠盘茎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤鲞盘茎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：秀与、以 导师签名： 签字日期：r 年7 月f 1 日 签字日期： j 啤月同 天津大学工程硕士学位论文前言 前言 南阳石蜡精细化工厂是一个原油加工能力6 2 万吨年的小型石化企业。 近年来，该厂立足长远发展的需要，走上了由燃料型产品向化_ 1 型产品转刮 的发展道路。目前已形成燃料一润滑油( 蜡) 一化 三大生产系统1 8 套加 工装置以及与此相配套的辅助生产系统，主要产品有以“卧龙”商标注册的 汽油、柴油、煤油、液化气、石蜡、微晶蜡、道路沥青，咀“巨阳”商标沣 册的润滑油、聚丙烯和以“源润”商标注册的凡士林等，共2 3 个品种7 ：个 牌号的石化产品。 南阳精蜡厂有着完善的润滑油加工手段，虽然经过多年的发展已经形成 了系列的润滑油产品，为精蜡厂的经济效益做出了重要贡献，但是由于精蜡 厂的基础油粘温性能差、抗氧化性能差等因素的制约，整个润滑油的经济效 益不佳，润滑油产品缺乏市场竞争力。因而摆在我们面前的任务是如何科学 的利用我们的润滑油资源，如何克服资源的劣势，最大限度的创造经济效益。 这就要求我们从产品对基础油的限制出发，适当引进一些粘度高的油品。 现在内燃机制造技术日趋完美，压缩比也越来越大，相应发动机油的标 准也制定了一次又一次，从最早的s a 、s b 开始到s c 、s d 、s e 、s f 等，划发 动机油的要求也越来越严格。目前，我国汽车工业发展的重要方向是轿车， 我国引进的轿车生产线需要s e 、s f 以上级别的汽油、机油。近年，随着人 们的生活水平的不断提高，小型车的社会拥有量也迅速增加，相应的s f 、s r 以上高档机油的需求量也越来越大。1 9 9 9 年我国颁布了新的汽车排放国家标 准，这一要求势必也导致s e 等中高档机油的用量快速增加。目前我国润滑 油市场总需求3 4 0 多吨，其中内燃机占5 0 左右，而s e 等中高档油占内燃机 油的 】0 ，约3 4 吨。从目前的发展趋势来看，5 年以后s e 将成为内燃棚， 油市场的主流产品，因而积极开发s e i5 w 4 0 ，迅速占领市场，造就新的效 益增长点，无疑是一项明智的选择。 同时，开发市场适销的高附加值产品，对于提升企业憋体经济效益，扩 大产品市场占有率具有重要的现实意义。s el5 w 4 0 汽油机油的研制，下发， 是该厂继实现河南省不能生产润滑油基础油的历史突破后，向中高档润滑油 研制生产迈出的又一大步。 天津大学工程硕士学位论文前言 本项目完成后主要研究解决了以下几方面的技术问题：一是考察炼油f 生产的基础油及部分外购基础油的特性，确定了s e15 w 4 0 的基础油组成： 二是研究几种粘度指数改进剂在油品的应用性能，确定出最佳的粘度指数改 进剂；三是通过科学试验研制出t 3 2 4 8 复合剂，同其它的几种复合剂进行一了 对比，并对之进行了改进；四是对本项目的油品进行了行车试验。 天津大学 ：程硕士学位论文第一章 1 1 润滑油资源分析 第一章文献综述 近年通过新建、扩建和技术改造，我国润滑油基础油生产能力不断提高， 基础油已从供不应求转为供过于求，目前处于生产能力严重过剩状态。到 1 9 9 9 年底，中国石油、中国石化两大公司共有2 1 个润滑基础油生产厂，总 生产能力上升到4 0 1 9 万吨年。其中中国石化占3 0 ，中国石油占7 0 。到 2 0 1 0 年全国基础油需求量将不超过4 4 0 万吨年，因此，未来几年基础油生 产能力仍将保持过剩态势。我国基础油虽然总能力过剩，但高粘度指数基础 油生产能力偏低，中粘度指数基础油生产能力过大。 我国的润滑油基础油标准目前主要执行1 9 9 5 年制订的企业标准 q s h r 0 0 1 9 5 ，该标准按照粘度指数将基础油分为5 类，又根据脱蜡及精制 深度分为3 档。与原有标准相比，增加了高粘度指数低凝基础油( h v l w ) 和 中粘度指数低凝基础油( m v l w ) 标准，以满足调制多级内燃机油、低温液压 油和液力传动液等产品的需要；增加了高粘度指数深度誊青制基础油( h v l s ) 和中粘度指数深度精制基础油( m v i s ) 标准，以满足调制汽轮机油、极压工 业齿轮油和液力传动液等产品的需要。 1 2 润滑油的需求状况 1 2 1 国内状况。 润滑油是四大石油产品之一，是关系国计民生的重要商品，也是各炼化 企业展示自身形象、技术水平、整体实力的重要标志。1 9 9 2 年润滑油市场放 开后，国外润滑油大量涌入，与中国石油、中国石化、众多民营、乡镇、集 体企业在国内润滑油市场上的竞争日趋激烈。当前，我国润滑油的生产状况 是产量供大于求，而质量方面则与国际水平有较大差距，基础油水平更不在 一个档次上。造成上述问题的原因关键是能生产高档润滑油的基础油比例 低，开发某些高档润滑油产品所需的低粘度、低凝点、高粘度指数或超高南5 ， 天津大学工程硕 ，学位论文第一章 1 1 润滑油资港分析 第一章文献综述 近年通过新建、扩建和技术改造，我国润滑油基础油生产能力不断提高 基础油已从供不应求转为供过于求，目前处于生产能力严熏过剩状态。到 】9 9 9 年底，中国石油、中国石化两大公司共有2 1 个润滑基础油生产厂，忠 生产能力上升到4 0 1 9 万吨年。其中中国石化占3 0 ，中国石油占7 0 。到 2 叭0 年全国基础油需求量将不超过4 4 0 万吨年，因此，未来几年基础油生 产能力仍将保持过剩态势。我国基础油虽然总能力过剩，但高粘度指数基础 油生产能力偏低，中粘度指数基础油生产能力过大。 我国的润滑油基础油标准目前主要执行1 9 9 5 年制订的企业标准 q s h r 0 0 l 一9 5 ，该标准按照粘度指数将基础油分为5 类，又根据脱蜡及精制 深度分为3 档。与原有标准相比，增加了高粘度指数低凝基础油( h v t w ) 和 中粘度指数低凝基础油( m v i w ) 标准，以满足调制多级内燃机油、低温液压 油和液力传动液等产品的需要；增加了离粘度指数深度精制基础油( h v l s ) 和中粘度指数深度精制基础油( m v i s ) 标准，以满足调制汽轮机油、极压工 业齿轮油和液力传动液等产品的需要。 1 2 润滑油的需求状况 1 2 1 国内状况。1 润滑油是四大石油产品之一，是关系国计民生的重要商品，也是各炼化 企业展示自身形象、技术水平、整体实力的重要标志。1 9 9 2 年润滑油市场放 开后，国外润滑油大量涌入，与中国石油、中国石化、众多民营、乡镇、集 体企业在国内润滑油市场上的竞争日趋激烈。当前，我国润猾油的生产状况 是产量供大于求，而质量方面则与国际水平有较大差距，基础油水平更不存 一个档次上。造成上述问题的原因关键是能生产高档润捐油的基础油比例 低，开发某些高档润滑油产品所需的低粘度、低凝点、高粘度指数或超高糕 低，开发某些高档润滑油产品所需的低粘度、低凝点、高粘度指数或超高糕 天津大学工程硕士学位论文第一章 度指数基础油尚不能大量生产。 我国作为润濯油的主要生产国。多年来基础油能力一直稳居世界第。 位，截至2 0 0 1 年已达到4 5 0 万t ，主要分布于中国石油天然气集团公司和中 国石化集团公司，中国石油3 0 0 万t 左右，中国石化1 5 0 万t 左右。我国车 用润滑油的需求正逐渐进入快速增长期，2 0 0 2 年至2 0 0 5 年间需求量的增l ： 速度将稳定在1 5 以上，预计到2 0 0 5 年，国内车用润滑油一年的需求总量 将达到3 6 0 万3 7 0 万吨。一项对车辆润滑油使用状况的跟踪调查表明，今 后三至五年内，汽车高端用油每年的增长速度将远远超过目前的3 ，达钊 5 。 全国润滑油厂保守地说也有4 5 0 0 家，很难对各级别的份额做出详细的 统计。一般来说，对汽油机油而言，s f 级及以下级别会占到8 0 ，而s ( ；缎 以上的油品市场占有率还不到2 0 。我国汽油机油的质量及数量需求见表 一】。 表1 1我国汽油机油品种及数量需求表 t a b l e1 1t h ev a r i e t ya n dq u a n t i t yd e m a n ds c h e d u l e o fc h i n a sg a s o li n ee n g i n eo i1 2 0 0 0 盆2 0 0 5 短2 0 1 0 钲 类别 数量( 万比例( )数量( 万吨)比例数量( 万吨)比例 吨) ( )( ) s b000ooo s c s d 2 0 33 2 o1 6 o7 40o s e s f3 4 。l5 3 82 3 72 5 84 7 48 3 s g 6 9 53 0 o3 2 83 8 13 0 8 _ l s h s j $ l 34 72 2 o2 4 o3 8 23 0 9 合计 6 3 41 0 09 1 7l0 01 2 3 7l ( ) 0 近几年车市的蓬勃发展，使我国车用润滑油品的需求量剧增。目前，中 国是仅次于美国、俄罗斯的世界第三大润滑油消费国。未来1 0 年，亚太地 区润滑油需求量预计增长5 0 以上，达到15 5 0 万吨，中国将占该地区需求垦 的4 0 。国内对车用油需求的高速增长和车用油高档化趋势将推动车用涧滑 天津大学工程硕士学位论文第一章 油行业进入快速发展期。 大量新车型的引入，对润滑油提出的要求更高。原来主要要求使用s f 八、c 的车辆随着新车型的面世分别要求升级为s j 或s l 。在罔内旧车型的产培t 1 ， 到了目前产量的近7 0 ，也就是说，在未来的5 至6 年内，中国汽油机油的 升级换代会随着车型的更新而加快。 1 2 2 地区情况“1 通过对河南油田附近县市石油公司的调查，2 0 0 0 年润滑油需求量为8 6 万t ，其中3 5 左右成品油润滑油为正规厂家生产，其余均为小调合7 ”。产- 质量低劣。 目前我国润滑油生产分布和产品质量、市场需求的发展非常不平衡： 是润滑油的生产主要集中在东北和西北地区，内地省份较少。河南附近省份 ( 陕西、山西、安徽) 均无润滑油基础油的生产能力，仅有一些小调合厂， 相邻的湖北省只有荆门炼油厂生产基础原油，从而失去生产润滑油的优势： 二是润滑油调合厂遍布全国，仅河南省1 9 9 1 年取得执照的就有7 6 家，还有 大量的地下调合厂没有计算在内，低档伪劣产品充斥市场，加上沿海地区夫 量进口润滑油，严重扰乱了润滑油市场，影响了润滑油的更新换代。南阳石 蜡精细化工厂应利用国内润滑油市场形势，抓住时机发展润滑油，开发中高 档润滑油，占领河南附近省份的市场，理顺目前河南省润滑油市场的混乱扁 面。 1 3 润滑油生产技术的发展趋势“3 随着国民经济的快速发展到2 0 0 5 年，预计轿车产量将提高到占总产 量的3 5 以上，汽车保有量将达2 5 0 0 万辆左右，轿车和微型汽车的比例将上 升到5 0 左右。汽车技术的发展对车用润滑油发展提出了新的更高要求： 是高档润滑油需求量增加，级别不断提高；二是为防止催化转化器催化剂中 毒，润滑油必须低磷、低硫、低灰分；三是提高汽油机油和柴油机油的高温 抗氧化性能、清净性和分散性；四是适应汽车节能要求，使用多级油： 是 适应车辆齿轮油和自动传动液的新要求：六是开发清洁燃料发动机油。 日益苛刻的环境要求和润滑油的发展给我国润滑油 业带来新的挑战。 我国颁布了新的汽车排放标准，拟订了执行欧儿、欧1 1 1 标准的时间，这将火 天津大学工程硕士学位论文第一章 大推动我国润滑油质量的提高。国家环保局公告，机动车辆排放标准2 0 0 4 年执行欧i i 标准，2 0 0 7 年开始执行欧i i i 标准。随着我国环保概念的加强蚪 保法将会健全起来，可以断定，执行欧1 i 、欧1 1 1 n 放标准的承诺必将使汽车 制造商改进自己的设计，生产出符合环保要求的产品。而现有的车辆也将进 行必要的改进，使之达到环保要求，无论是生产还是改进，这些符合环保要 求的发动机都将对内燃机油提出要求，因此促进润滑油加速升级换代。与此 同时，绿色润滑剂，即可生物降解的润滑荆也将用于工业润滑油和二冲程发 动机油。 激烈的竞争将使润滑油市场充满生机。顺应世界潮流，节能、低排放、 无污染、长寿命将成为我国润滑油发展的方向。 1 3 1 加氢技术生产润滑油基础油 目前，世界基础油生产正向加氧技术发展。加氢技术生产的润滑油基础 油，硫、氮及芳烃含量低，粘度指数高，热氧化安定性好，挥发性低，换油 期长。世界润滑油加氢基础油需求逐步增长，加氢技术发展迅速。预计到2 0 0 5 年，全球加氢基础油量将占基础油总量的l j 左右。 我国润滑油加氨处理技术的应用始于上世纪9 0 年代初，目前建成投，“ 的装置有：兰州石化公司炼油厂生产高粘度指数( h v i ) 基础油的加氢处理 装置：大庆炼化公司炼油厂生产高粘度指数基础油的加氢异构脱装置、克拉 玛依炼油厂全氢型高压加氢生产低芳烃环烷基润滑油工业装置、荆门石化总 厂润滑油加氢改质装置。这些新建装置生产的润滑油，满足了润滑油市场对 新一代高质量润滑油的需求。 1 3 2 生物技术在润滑油( 朦) 中的应用 生物技术在润滑油( 脂) 中的应用，生物技术用于研究开发可降解润滑 油( 脂) 始于2 0 世纪7 0 年代。绿色化学将使生物可降解润滑油( 脂) 的发 展在2 1 世纪更为迅速。目前，生物降解润滑油( 脂) 研究领域有：生物降 解液压油、通用生物降解润滑脂、生物降解润滑油。 欧洲、美国和日本已开展了生物降解润滑油( 脂) 的研究，一些著名厂 家已陆续开发出了生物降解润滑油( 脂) ，且有生物降解性能的评定方法。 在欧洲生物降解润滑剂已占7 左右，国内许多单位也相继进行了生物降解润 天津大学： 程硕士学位论文第一章 滑油( 脂) 的研究，生物技术在润滑领域具有广阔的应用前景。 1 3 3 纳米材料与技术在润滑油领域的应用 发展具有良好抗磨损性能、高承载能力、对磨损表面具有一定修复功能、 对环境无污染或少污染的润滑剂，是化学和材料科学及摩擦学的重要课题之 。近年来，纳米材料得到飞速发展，纳米材料与技术在润滑领域的应用得 到了摩擦学科技工作者的高度重视。许多研究单位和高等院校先后进行了将 纳米材料用于润滑油( 脂) ，阻提高其抗磨损和抗极压性能的研究。 1 4 我国石油润滑油基础油生产技术特点”“。 1 4 1 爵苯脱蜡装置技术现状 溶剂脱蜡工艺至今已有7 ( ) 多年历史，发展较快的时期是7 0 年代到8 ( ) 年代初，以后该类装置的工业设计基本标准化。近年来，又发展了催化脱蜡、 异构脱蜡，在质量、加工费和环保上有显著优势，所以溶剂脱蜡十几年来没 有很大发展。但溶剂脱蜡仍有一些难以取代的优点，如：当加工较轻原料时， 脱蜡油产率高，副产石蜡和微晶蜡等。由于溶剂脱蜡占润滑油生产能耗比重 大，目前的技术进展主要集中在降低能耗、更新设备及控制策略方面。 目前中国石油比较先进的酮苯脱蜡脱油联合装萱的主要工艺技术和设 备特点是：结晶系统采用多点稀释工艺，采用全滤液循环工艺，溶剂回收用 五塔三效，设置了溶剂干燥脱水措施，进口螺杆冷冻机，进口转鼓式真空过 滤机，采用1 0 5 m 2 大套管，等等。 1 4 2 糠醛精制装置技术现状 溶剂精制工艺已有8 0 多年历史，目前较常用的溶剂采用糠醛、酚或n 一 甲基砒咯烷酮( n m p ) ，我国糠醛精制占绝对主导地位，n m p 精制仅在兰州石 化得到应用。在国外，新建装置大都采用n m p 溶剂，据美国和加拿大统计， 进入9 0 年代，糠醛精制份额由4 0 降到3 0 ，酚精制由2 8 降到1 0 ，n m ? 精制上升到5 6 ，取代了糠醛和酚精制，位居首位。近1 0 年来，溶剂精制工 艺虽没有重大突破，但国内外为了适应原油质量变差以及市场对产品质黉的 天津大学工程硕士学位论文第一章 要求，同时为了节能和提高效率，对工艺和设备不断进行改进，：l 艺技术指 标不断提高。 1 4 3 白土补充精制技术现状 润滑油补充精制的主要作用是为了避一步除去油品中的杂质和残余溶 剂，降低油品的碱氮含量，提高油品的氧化安定性。我国基础油普遍氮含量 高( 尤其碱性氮) ，用低压加氢精制不解决问题，随着络合脱氨工艺成功工 业化，本来已逐渐淘汰的白精制近年又开始复苏，并较好的解决了困扰我 国多年的重质润滑油氧化安定性不好的问题，白土加入量也大幅降低。 用大庆生产润滑油的东北地区石化企业，目前都采用了润滑油连续络合 脱氮工艺解决了因大庆油碱性氮含量高造成润滑油氧化安定性不好的问题， 白士加入量也大幅降低。如锦西石化分公司在白土装置前增设了络合脱氮j 艺形成了络合脱氮一白土联合装置，产品质量明显提高。装置综合收率达到 9 9 以上，白土消耗1 5 ，脱氮剂消耗为3 0k g t ，馏出口合格率达到9 9 以上，精制油旋转氧弹指标( h v i1 5 0 、h v i3 5 0 ) 达到2 0 0 m i n 以上。由于 络合脱氮工艺的应用，年减少废白土约4 0 0 0 t ，也解决了粉尘污染环境问题。 目前，由国内某公司开发的低温高效吸附荆取代白土工艺，即“无白土 工艺”，完成了相应的小试，找出了合适的工艺条件，具备工业放在试验的 可靠依据。大连石化分公司在实验室条件下，在加入0 吸附剂、8 5 拧制 温度下，用新型吸附剂精制的h v i6 5 0 油品达到质量标准的要求。“无白土 工艺”实施后，可大幅度地降低装置能耗，减少油品损失0 3 ，节省白上 1 ，总体节省成本4 0 元t 同时消除了臼土带来的污染，具有良好的经济 效益和环保效益。 1 4 4 加氢基础油生产技术 1 4 4 1 国内加氮基础油生产技术”1 为了提高润滑油基础油质量水平，我国从9 0 年代初开始采取引进困外 和国内自主开发两种方式发展润滑油加氧技术，加氢能力得到很大的提高。 目前中国石油已建成3 套润滑油加氢处理装置，即：兰州石化分公司加氢处 理装置，采用法国石油研究院( i f p ) 加氢处理技术；大庆炼化分公司异构 脱蜡装置，采用c h e v r o nt e x a c o 异构脱蜡( i s o d e w a x i n g ) 技术；克拉玛依 天津大学 ：程硕士学位论文第一章 石化分公司2 0 0 0 年底建成3 0 万t a 高压加氢处理装置，采用石油化 研究 院( r i p p ) 全加氢技术。 1 4 4 2 国外加氢基础油生产技术 目前，国外拥有润滑油加氢工艺技术专利的公司主要有c h e v f o r tt e x m 0 公司、e x x o n m o b i l 公司、s h e 】1 w c n g 、b p 公司等。已经工业化的润滑油加氧 处理技术主要有c h e v r o nt e x a c o 公司的加氢裂化一异构脱蜡( i s o d e w a x in gj 生产1 1 、i 类基础油技术，e x x o n m o b i l 公司的加氢裂化一选择性脱蜡( m s d w ) 技术以及s h e l l 公司加氢裂化一加氢异构化生产超高粘度指数基础油技术。 除此之外，日本日石三菱石油公司还开发了将加氢裂化装置与传统润滑油精 制工艺相结合生产工、中等粘度的超高粘度指数基础油工艺技术。欧洲屿 国家以生产1 类基础油为主，主要采用e x x o n m o b j l 和s h e l 公司的技术： 北美和亚洲生产i i 类基础油，主要采用c h e v r o nt e x a c o 和e x x o n m o b i l 公司 的技术。 1 5 基础油的发展趋势“1 现代车辆及机具的更新和发展以及人类对环境保护的日益重视。对润滑 油使用性能提出更为严格的要求。在世界范围内，围绕延长寿命、节能降耗 和环境保护几大课题，润滑油的品种和规格的更新和发展越来越迅速，以基 础油的不变来适应品种发展的万变己是不可能，仅靠添加剂也不能解决新品 种发展的所有问题，由此促进了润滑油基础油加工工艺的发展。例如，随着 汽车技术的发展，发动机油向低粘度多级化发展，如果使用老工艺生产的轻 质基础油，则因蒸发损失过大，造成油耗大，机油变稠和排汽污染等一系列 问题。因此，欧美各大汽车公司都对内燃机油的蒸发损失提出严格的要求， 这就使得油品生产商把目光投向了低蒸发损失的轻质基础油。 a p i 把基础油分为五大类：第一类为常规的老三套工艺生产的中性油， 也包括一部分浅度加氢精制后处理的基础油；第二类为加氢裂解工艺所得的 基础油；第三类为加氢异构脱蜡所得的深度精制优质基础油；第四类为聚a 烯烃基础油；第五类为各种酯类油。四、五类油也统称合成慕础油，具育更 纯的化学成分，更好的热安定性，较高的牯度指数及特别优异的低温性能， 由于价格偏高，在使用上受到限制。而第二类、三类加氢油，其n o a c k 蒸发 性优于普通中性油，并以每年l o 的速度增长。而老三套生产的基础油产量 9 天津大学 一程硕士学位论文第一章 却逐年递减。随着基础油水平不断提高，有人在润滑油研制工作中提出了“添 加剂一基础油价值平衡率”的观点，这是因为随着各种性能优异的非常规基 础油的大量应用，使润滑油的价值平衡率( 贡献率) 呈现向基础油倾斜的趋 势。 进入2 1 世纪，优质基础油用量不断增加，各种合成油及加氢异构化油 的产量以每年l o 速度增长。2 0 0 1 年世界合成油产量已超过5 0 万吨而“老 三套”工艺生产的常规基础油呈逐年减少趋势。优质基础油的重要性显现m 来，其价值平衡率得到迅速提升，即在基础油和添加剂共同维护产品质量的 天平上，基础油的法码在加重，如表l 一2 所示。 表卜2基础油与添加剂的价值平衡率 t a b el 一2t h ev a l u ee q u i l i b r i u mr a t i o so fb a s e o i la n da d d i t i v e 价值平衡率 油品等级和基础油类别 基础油添加剂 1 5 w 4 0c di 类基础油 5 34 7 1 0 w 4 0c di i 类基础油 7 42 6 5 w 4 0c di i i 类类基础油 7 82 2 o w 3 0s jr v 类基础油8 4 16 合成油聚n 烯烃和聚酯本身就具有优良的性能，如：较高的粘度指数( 大 于1 2 0 ) ，不需要添加粘度指数改进剂；优良的低温性能( 倾点可达一6 0 。c ) ， 不需要加降凝剂：对抗氧剂感受性好，加入较低剂量抗氧剂便可达到提高氧 化安定性的目的。尽管添加剂的用量还会增长，品种还会增加，随着基石出油 质量的提高，添加剂的作用将会有所下降。 1 6 基础油发展对润滑油配方的影响怕1 随着a p i 对基础油分类标准的实施，i 类基础油正在逐年减少，i l 类基 础油的需求和供应能力正在增加，i 类基础油的市场正在形成。到1 9 9 8 年， 美国用加氢法生产的基础泊已达3 5 ，我国大庆、兰州、克拉玛依、抚顺、 荆门也建成投产1 1 、1 1 1 类的装嚣。从工艺技术比较，加氢脱蜡具有流程简单、 操作费用低、产品收率高、质量好、污染少等优点，而且润滑油加氢装置副 天津大学j 程硕士学位论文第一章 产品因深精制，硫氮含量低，可以开发无味煤油、溶剂油、变压器油料、会 属轧制油、自油等高附加值产品，发展加氢脱蜡是必然趋势。但国民经济的 发展仍需要石蜡产品，而且加氢脱蜡工艺投资也比较高，因此加氢脱蜡小能 全部取代溶剂脱蜡，未来的发展将是以加氢脱蜡为主，溶剂脱蜡为辅。 加氢油芳烃含量低，对添加剂溶解性变差，将i 类油溶剂精制基础油配 方延伸到i j 、i i i 类加氢油中，发现有少量絮状物，这充分说明对加氢油的配 方中各功能添加剂仍存在一个重新平衡的问题，要薰新设计研究新的配乃体 系，以适应基础油的变化。另外，加氢油虽呈现很高的氧化安定性，但列油 泥和沉积物的溶解能力差，并邑对某些添加剂的溶解性也存在问题，困此商： 研究配方过程中，通常可采用加氢油混兑部分深度精制i 类基础油，可混兑 些极性强、有好的溶解性的双酯或多元醇酯，这些极性酯类具有一些极压 抗磨性( 类似油性剂) ，还起着点分散剂、粘度指数改进剂作用。 在成品润滑油中，基础油约占9 0 左右，其品质的高低将直接影响涧滑 油的质量，随着工业水平的提高，特别是汽车行业对润滑油需求多级、通用 和环保，必将带来基础油生产的大调整，也需要对老的配方进行调整，以适 应基础油的变化。与此同时，高质量基础油的应用也推动着更苛刻发动机油 规格的发展。 1 7 发动机油性能与添加剂作用的关系 汽浊机油要满足i id 、i i i o 、vd 和剂l 一3 8 等发动机性能要求，所用复合 添加剂配方中一般都含有清净分散剂、抗氧剂、降凝剂、抗泡剂等。对每种 添加剂的选择，既要考虑它们单独的功能，又要考虑它们之间和与基础油的 相互作用。因此，添加剂配方组成的确定，必须在各类添加剂之间进行精心 的选择和平衡。 添加剂复合配方是决定油品质量的关键因素，它不仅可以弥补基础油某 些性能不足，同时可以赋予油品全新的品质。对汽油机油而言，重点是解决 高温氧化变稠和低温油泥的问题。内燃机油在发动机使用过程中，因高温、 空气的侵蚀及金属催化剂作用，油品因热氧化发生性能恶化，表现在黔程 序i i i d 多缸发动机试验中油品粘度不断增大。选用辅助抗氧剂与不同豢型的 z d d p 复合，可大大改善油品的抗氧性和抗磨性。但抗氧剂对油品的高温清净 性有影响，加量过多，虽能提高抗氧、抗磨性，但高温清净性变差。金属表 天津大学 程硕士学位论文第一章 面结焦量超标。金属清净剂包括磺酸盐和硫化烷基酚盐，可有效防止高温油 泥和漆膜的生成；无灰分散剂丁二酰贬胺主要起防止低温油泥和漆膜，而汽、 柴油发动机有低温、高温运转两种工况，因此配方中必须使用金属清净制和 无灰分散剂。在两剂总量一定的情况下，若增大无灰剂数量，则低温分散性 和对氧化产物的增溶能力会有所提高，但由于清净剂所占比例下降，会影响 其高温清净性，因此两者必须合理复配，方可有一定的协合作用。实验室模 拟试验表明，无灰分散剂与金属清净剂比例在o 8 0 1 0 之间。磺酸盐和酚 盐都是内燃机油高温清净荆，磺酸盐能有效地控制发动机活塞裙部漆膜的生 成，而酚盐则能有效地控制活塞顶环槽的充炭，二者搭配得合理，就能很好 地控制积炭和漆膜的生成，通常酚盐与磺酸盐配比在0 4 0 6 ，清净性塌好。 另外，磺酸盐中选用高、低碱值剂复合使用，可改善油品氧化粘度增长。 天津大学工程硕士学位论文第二章 第二章南阳精培厂润滑油系统介绍 2 1 南阳精蜡厂概况 南阳石蜡精细化工厂( 原河南石油勘探局炼油厂) 隶属中国石化股份有 限公司河南油田分公司，始建于19 7 5 年，原是家以生产地蜡替代进i1 ， 服务于国内军工产业，以生产燃料油服务于油田勘探开发的年加工能力为1 0 万吨燃料一蜡的小型炼厂。1 9 8 8 年，随着河南油田稠油资源的开发，为了解 决稠油外输难的问题，经原石油工业部批准，同南阳市合资( 合资比例为8 ： 2 ) ，进行了稠油处理厂改扩建工程建设。工程按“一次规划，分步实施，滚 动发展”要求，先后进行了一、二、三期工程建设，使原油加工能力提高到 6 2 万吨年。目前已形成燃料一润滑油( 蜡) 化工三大生产系统18 套加一 装置以及与此相配套的辅助生产系统，固定资产原值7 6 6 亿元，净值j i 2 亿元。主要产品有以“卧龙”商标注册的汽油、柴油、煤油、液化气、石蜡、 微晶蜡、道路沥青，以“巨阳”商标注册的润滑油、聚丙烯和以“源润”商 标注册的凡士林等，共2 3 个品种7 2 个牌号的石化产品。其中一l o # 柴油曾获 国家银质奖，2 0 0 # 溶剂油、o # 柴油、5 4 # 、5 6 # 、5 8 # 石蜡被评为省部级优质 产品，9 0 # 提纯地蜡填补了国家一项石化产品空白，道路沥青、润滑油基础 油结柬了河南省不能生产的历史。 2 2 润滑油( 蜡) 系统加工流程及主要生产装置简介 南阳石蜡精细化工厂加工的原油为南阳混合原油。该原油属低硫石蜡基 原油，蜡含量较高，特别是高含微晶蜡，可生产7 0 # 一9 0 # 系列微晶蜡产品。 为了充分发挥这一得天独厚的资源优势，该厂自建厂视期，就将蜡作为标志 性产品和主导产品，近年来的扩建和技术改造，都是围绕着如何提高蜡j 。品 的产量、质量和品种这一中心，并使之不断得以扩大和提升。目前已形成燃 料一润滑油( 蜡) 化工三大生产系统】8 套加工装置以及与此相配套的辅 助生产系统。其中润滑油( 蜡) 系统包括：常减压装置、丙烷脱沥青装嚣、 糠醛精制装置、酮苯脱蜡脱油装黄、润滑油白土精制装置、润滑油调合设施、 天津大学工程硕士学位论文第二章 蜡白士精制装置、蜡成型装置、凡士林加氢装置，其工艺流程及生产能，j 如 图2 1 ，各装置情况简介如下： 图2 1润滑油系统工艺流程图 f i g 2 - l t h ep r o c e s sc h a r to fl u b r i c a t i n go i ls y s t e m 2 2 1 常减压蒸馏装置 常减压蒸馏装置原设计为5 0 万吨年原油加工能力，于1 9 9 2 年1 0 月建 成投产，1 9 9 6 年由洛阳设计院改造为6 2 万吨年润滑油型常减压，该装置采 用低速转油线、规整填料和减压汽提段除油器等新技术。加工低硫石蜡基南 阳原油，蜡含量2 2 9 8 ，微晶蜡含量3 4 ，总拔6 5 5 ，其中减二、三、四 线油收率达2 2 5 ，全部作为润滑油原料。装置采用“低炉温、商真空、窄 馏份、浅颜色”方案操作，有效地保证了润滑油原料的产品质量。 2 2 2 丙烷脱沥青装置 丙烷脱沥青装置于1 9 8 3 年建成投产，设计能力4 万吨年，原料为减j 五 渣油，生产轻脱沥青油作为微晶蜡及高粘度润滑油原料，重脱油作为催化原 料，半沥青作为道路沥青调合组分或燃料油。轻脱油收率2 6 ，残碳 o ，6 ， 重脱油收率4 3 4 ，残炭6 5 ，半沥青收率3 2 9 ，装置能耗6 8 9 5 k g 标油 天津大学丁程硕士学位论文第二章 t ，今年为了提高微晶蜡产量，该装置一直1 3 5 的负荷率下运行。目前为实 施微晶蜡原料挖潜工程，将1 5 万吨年的丁烷装置改造为】8 万吨年的丙烷 装置，该装置已退出运行。 2 2 3 糠醛精制装置 糠醛精制装置由洛阳设计院设计，设计规模1 0 万吨年，采用高效萃取 填料( q h 一2 ) 工艺，9 7 年建成投产，与酮苯及油白土组成联合装置，合用i 套d c s ( 集散控制系统) ，近年来经过改造精制液加热炉和调整换热流稃等 装置能力已提高至1 2 万吨年。加工减二、三、四线馏份油及轻脱沥青油， 产品收率8 6 ，达国内先进水平。 2 2 4 鬟苯脱蜡脱油装置 酮苯脱蜡脱油装置1 9 8 1 年建成投产，原设计规模4 万吨年，9 7 年由洛 阳设计院设计改造为8 万吨年，通过2 0 0 0 年技挖潜改造，目前加工能力已 达1 0 万吨年，是国内唯一一套同时加工减线精制油和轻脱沥青精制油的酮 苯装置。石蜡平均收率4 1 ，脱蜡油收率4 6 ，微晶蜡收率2 7 ，光亮油收率 3 5 ，蜡收率居国内先进水平。 2 2 5 润滑油白士精制装置 润滑油白土装置设计规模4 万吨年，9 7 年建成投产，采用箱式自动板 框压滤机及m 9 9 0 s 白土下料微机计量控制系统，加工减线脱蜡油及轻脱脱蜡 油，精制油收率达9 8 3 ，白土单耗8 4 l k g t ，达国内较好水平。 2 2 6 润滑油调合包装设施 润滑油调合设施共有2 8 个润滑油成品罐，总容量3 3 5 0 m 3 ，年调合润滑 油能力为5 万吨年。润滑油包装设施关键部位采用美国电子液体灌装公司 生产的4 升自动流水包装线和北京兴业机电设备厂生产的2 0 0 升自动流水包 装线，包装能力分别为3 0 0 0 吨年和2 8 万吨年。 天津大学工程硕士学位论文第二章 2 2 7 蜡自士耱制装置 蜡白土精制装置1 9 8 2 年建成投产，设计规模1 ，5 万吨年，1 9 8 6 年由间 歇精制改连续精制。1 9 9 6 年扩能改造后装置能力达4 万吨年，采用自土微 机控制自动计量系统，拟于今年年底更换圆盘过滤机，届时装置能力可达6 万吨年。装篝石蜡收率9 7 5 ，微晶蜡收率9 0 。达国内较好水平。 2 2 8 蜡自动成型装置 1 9 8 2 年建成蜡板框成型设施，1 9 9 7 年淘汰板框成型设施，新建3 万吨 年j j l l s l - 3 型连续成型机及2 5 千克5 0 千克包装码垛机，据成型机厂家调 查，该成型机是目前国产成型机中运行情况最好的台。为消除瓶颈提高蜡 产品产量，引进德国山特维克公司1 5 万吨年石蜡造粒设备并于2 0 0 0 年12 月成功投入运行，还于2 0 0 1 年5 月实现了微晶蜡造粒生产。我厂拥有块蜡 和粒蜡两种形状的蜡产品，成型收率达9 9 9 ，成型能耗由9 8 年的3 6 9 6 千克标油吨下降至1 6 7 4 千克标油吨，达到行业较好水平。 2 2 9 凡士林加氢装置 凡士林加氢装置于1 9 9 5 年建成投产，设计能力3 0 0 0 吨年，采用抚顺 石油化工研究院开发的凡士林中压加氢工艺，采用轻脱沥青蜡下油等原料， 生产医用、化妆品用和工业用凡士林，从而最大限度的发挥了轻脱沥青油的 作用。 2 3 基t l t l 油的生产和质量情况 2 3 1 基础油生产及相关的生产技术 南阳石蜡精细化工厂基础油综合生产能力5 万t a ，主要产品为减：二线、 减三线、减四线、锂基料及轻脱油。 糠醛装置采用清华大学研制的q h 一2 型扁环高效抽提填料，抽真空系统 采用高效水力抽真空技术，仪表采用d c s 控制系统，部分机泵选用变频调运 电机。 酮苯装毳采用三段滤液逆流全循环、脱蜡滤液部分循环工艺，结晶系统 天律大学l 程硕士学位论文第二章 采用冷点及多点稀释工艺，采用溶剂干燥工艺，降低溶剂含水量：仪表采用 d c s 控制系统，惰性气吸收系统采用油水联合吸收工艺，部分设备采用变频 调速技术。 油白土装置采用圆筒形螺旋管式加热炉，机泵采用变频调速技术，臼1 一 加料计量控制系统采用m 9 9 0 s 型微机计量控制系统。 2 3 2 基础油质量情况 润滑油基础油的关键质量指标有粘度指数、倾点、残炭、氧化安定性等。 基础油品种及质量情况见表2 一l 。 表2 - 】 基础油品种及质量情况 t a b l e2 - 1t h ev a r i e t ya n dq u a li t ys t a t eo fb a s eo i1 m v l l 2 5 项目单位 m v j l 5 0m v 1 2 5 0m v l 5 0 0m 6 0 0m v l 7 5 0m v l 9 0 0 1 4 0 b s 憾 m m o s4 b6 o9 31 0 31 1 61 2 42 4 1 l 粘度 m m 2 s2 8 64 2 99 5 oi l7 71 3 6 21 6 0 63 7 49 ) v 4 0 f 粘度 8 07 66 35 56 1