全氢法生产润滑油基础油技术的开发及工业应用.pdf

石油炼制 与化工 2 0 1 4 年1 0 月 油品与添加剂P E T R O L E u MP R 0 c E s s I N GA N DP E T R 0 c H E M I c A L s 第4 5 卷第1 0 期 一 全氢法生产润滑油基础油技术的开发及工业应用 孙国权 姚春雷 全辉 张志银 中国石化抚顺石油化工研究院 辽宁抚顺1 1 3 0 0 1 摘 要 介绍了中国石化抚顺石油化工研究院开发的高压加氢处理与异构脱蜡组合的全加氢型流程生产 高黏度指数润滑油基础油工艺技术 该技术组合了加氢处理 临氢异构和加氢补充精制工艺 具有流程简单 投 资少的特点 在适宜的操作条件下可生产低芳溶剂油 白油和A P I 类 类基础油 馏分油全氢型工艺技术的 工业应用结果表明 产品质量好 附加值高 经济效益明显 关键词 组合加氢加氢处理临氢异构 加氢补充精制 近十年来 随着我国国民经济高速增长 中国 润滑油市场已成为全球第二大润滑油市场 同 时 国际汽车品牌大举进入中国市场 发达国家 制造业同时跟进 为润滑油产业带来了前所未有 的发展机遇 2 0 1 2 年我国润滑油的表观消费量 已达到6 8 0M t 1 2 0 1 3 年消费量变化不大 我 国润滑油基础油的生产和需求也在发生变化 形 成央企 外资企业 民营企业三大竞争主体 国外 知名润滑油品牌牢牢占据我国润滑油高端市场 市场份额曾经高达7 0 以上 中国有影响力的民 族品牌昆仑 长城等 主要占据中档 低档润滑油 市场 在高端市场的份额逐步上升 民营企业异 军突起 在高档润滑油基础油市场占有一席 之地 我国的基础油生产中 仍然以生产工类基础 油的传统溶剂法占主导地位 目前国内对加氢法 生产的高档基础油总需求量在2 oM t a 以上 而 国内生产的A P I 类基础油产量不足 还需要 大量进口高档基础油 因此 必须提高我国润滑 油基础油的生产水平和产品质量 目前 国内采用中国石化抚顺石油化工研究 院 F R I P P 异构脱蜡技术生产高黏度指数润滑油 基础油的工业装置共6 套 2 年产能达到百万 吨 占据国内A P I 类润滑油基础油市场近一半 份额 在此基础上 为了生产A P I 类 类高黏 度指数润滑油基础油 开发了馏分油全氢型工艺 技术 本文主要介绍馏分油全氢型工艺技术的 开发及在河北某炼油厂高压加氢装置的工业应 用情况 1 实验 1 1 原料 实验所用原料油主要为减压馏分油 V G O 属石蜡中问基油 其性质见表1 表1V G o 原料的性质 项 目数据 密度 2 0n C b m3 硫 氮 g g1 凝点 n c 黏度 1 0 0n C m m 2 s1 黏度指数 沥青质 族组成 nr 链烷烃 环烷烃 芳烃 1 2 工艺流程及催化剂 在实验室小型高压加氢试验装置上 采用 F R I P P 研究开发的以异构脱蜡为核心的加氢催化 剂 以V G O 为原料 进行全加氢型工艺条件试验 研究 并对生成油的性质进行分析 工艺流程示 意见图1 原料油与氢气混合后进入加氢处理反 收稿日期 2 0 1 40 22 6 修改稿收到日期 2 0 1 40 62 5 作者简介 孙国权 硕士 主要从事特种油品和煤焦油加氢工 艺的研究工作 通讯联系人 孙国权 E m a i l s u n g u q u a n r s h y s i n o p e c c m 万方数据 第1 0 期孙国权 等 全氢法生产润滑油基础油技术的开发及工业应用 8 5 应器 加氢精制催化剂和加氢改质催化剂在一个 反应器中 进行加氢脱硫 氮等杂质和芳烃饱和 反应 所得加氢处理产物 异构脱蜡催化剂进料 要求硫质量分数小于1 5u g 愚 氮质量分数小于 2ug 屈 经分馏后进入异构脱蜡反应器反应 将润 滑油中高凝点组分转化为异构烷烃 保留在润滑 油产品中 加氢异构反应产物进入加氢补充精制 反应器进行芳烃饱和反应 提高油品安定性 随后 反应流出物进入分离系统 得到低芳溶剂油 白油 和润滑油基础油产品 新氢 加氢精制采用孔径大 活性金属分散均匀 加 氢活性高 稳定性好 对重质原料适应性强的加氢 精制催化剂 由于原料V G O 芳烃质量分数达 4 7 4 加氢改质催化剂要求有较强的加氢性能 同时具备使多环芳烃和环烷烃选择性开环转化为 少环长侧链组分的能力 还应具有高抗氮性能 较 强的稠环芳烃饱和及开环性能 较弱的链烷烃裂 解性能 加氢异构脱蜡采用贵金属催化剂 异构 油品加氢补充精制采用贵金属催化剂 以提高油 品的安定性 心心 J r 循 气体 循 j 环 薹 上 轻军 氢人 7 气 人 体 塔 汽 加化 器 哥 十 常 压 提 镅 氢反 占 蒸 馏 塔 塔 异应 一 囊丫丫 构器 名 加 i v l 蜡膏 制油 裂化尾油 与讨论图 F P P 全加氢工艺流程示意2 V 加氢处理工艺 O 为原料 开展了V G O 加氢处理 即加 氢 加氢精制加氢改质补充精制和加氢改 质精制3种催化剂级配装填工艺路线的试验 研试验所用加氢精制催化剂和补充精制催化 剂化性质相近 加氢处理工艺试验结果见表 可见 在生成油中大于2 8 0 馏分的氮 质数小于2u g 可作为异构降凝和补充精 制进料的前提下 所需工艺条件的苛刻程度 按精制工艺 加氢精制加氢改质补充精制及 加质补充精制工艺依次递增 3种工艺条件 下化率由于催化剂级配方式及工艺条件的不 同同 总体上可总结为 随过程转化率的提 高氢产物中大于280 馏分的链烷烃含量和 黏数均提高 黏度和芳烃含量均下降 在平 均温度为基准 65 时 加氢精制加氢改质 补制工艺的产品馏分切割温度每升高10 尾分收率约降低2 6 8 百分点 黏度指数提高间油 滑础油 o 7 链烷烃质量分数约提高o 1 8 百分点 构降凝为黏度指数降低的过程 因此 为HVI 类 类润滑油基础油 异构降凝 的经加氢处理后大于350 馏分的黏度指数 应120 大于350 馏分黏度指数 目的产品 收大于350 馏分转化率的关系如图2所示 由可见 大于3 5 0 产品黏度指数随大于 3 馏分转化率的提高而显著提高 而目的产品 收著降低 综合考虑大于350 馏分的收率 黏数以及加氢处理过程的苛刻度 生产润滑 油油的V G O 加氢处理过程采用加氢精制加 氢补充精制的催化剂级配方式较适宜 也有 较灵活性 可根据原料VGO的性质选择适宜 的率 满足异构降凝过程对硫 氮含量及黏度 指要求 2 加氢异构脱蜡一补充精制工艺 O 加氢处理全馏分生成油为原料 采用 加构脱蜡补充精制的一段串联工艺流程 经 加形异构降低倾点 通过加氢补充精制深度 脱 以改善产品颜色和消除异味 试验结果 见和表4 万方数据 8 6石油炼制与化工 2 0 1 4 年第4 5 卷 祭 靶 憾 标 3 54 04 55 05 56 0 3 5 0 馏分转化率 图2 大于3 5 00 C 馏分黏度指数 目的产品收率与 大于3 5 00 C 馏分转化率的关系 黏度指数 三冀j 曩崆嫩 装 槲 擎 蝮 钆 留 血 由表3 和表4 可见 以V G O 加氢处理的全馏 分生成油为原料 在反应氢分压为1 5 oM P a 氢 油体积比为8 0 0 异构脱蜡反应温度为基准 1 0 体积空速为基准 o 2h 补充精制反应温度为 基准7 0 体积空速为基准 o 1h 1 的条件 下 液体收率达9 4 1 大于3 1 5 润滑油基础油 收率达8 3 3 产物经分馏后可得到满足中国石 油化工股份有限公司基础油标准要求的H V I 2 号及8 号基础油产品 表3异构降凝一补充精制试验条件及结果 项目 数据 氢分压 M P a 氢油体积比 异构脱蜡 反应温度 n C 体积空速 h 1 补充精制 反应温度 n C 体积空速 h 1 液体收率 3 l5n C 基础油收率 1 5 O 8 0 0 基准 l O 基准 O 2 基准7 0 基准 O 1 9 4 1 8 3 3 表4 全加氢型工艺生产的基础油产品性质 加 如 加 m O 6 4 2 O 8 6 4 2 坦 坦 坦 他 n n 万方数据 第1 0 期孙国权 等 全氢法生产润滑油基础油技术的开发及工业应用 8 7 2 3 异构降凝工艺条件考察 对异构降凝补充精制催化剂反应性能进行研 究 考察反应温度 空速等对择形异构化降凝效果 的影响 2 3 1 反应温度在反应压力为1 5 0M P a 空 速为基准的条件下 反应温度对降凝效果的影响 见图3 由图3 可见 当反应温度升高时 液体收 率略有降低 大于3 5 0 目的产品收率虽略有降 低 但变化较小 大于3 5 0 目的产品倾点降低 异构脱蜡降凝效果明显 表明提高反应温度对异 构脱蜡的作用显著 而目的产品收率损失也较小 摹 疋 暑 一 糌 擎 反应温度 图3 反应温度对降凝效果的影响 液体收军二二 3 5 l 目的产品收率 3 缸 j 目的产品倾点图4 图5 同 2 3 2 空 速在反应温度为基准 压力为1 5 o M P a 的条件下 体积空速对降凝效果的影响见图4 由图4 可见 随空速的降低 液体收率和大于 3 5 0 目的产品收率略有降低 大于3 5 0 目的产 品倾点大幅度下降 降凝效果十分显著 体积空速 1 1 1 图4空速对降凝效果的影响 2 3 3 反应压力 在反应温度为基准 1 0 体 积空速为基准 o 1h 1 的条件下 压力在3 o 1 2 oM P a 范围内的反应结果如图5 所示 由图5 可见 在本试验反应条件下 大于3 5 0 馏分收率 一直保持在8 2 左右 随反应压力的降低 液体收 率略有下降 大于3 5 0 目的产品的倾点有降低 的趋势 在3 o 1 2 oM P a 的试验压力范围内均 可得到高收率及低倾点的主要目的产品 摹 嚣 一 槲 擎 反应压力m 口a 图5 反应压力对降凝效果的影响 3 工业应用 河北某炼油厂新建一套8 0k t a 馏分油全氢型 加氢装置 采用F R I P P 开发的馏分油高压加氢处 理异构脱蜡补充精制生产特种油品的工艺技术 生产低黏度白油和高黏度指数润滑油基础油等系 列产品 2 0 1 3 年5 月6 日 该装置加氢处理段开 始进行催化剂硫化 异构脱蜡段系统置换氢气合 格 5 月2 0 日进原料油 5 月2 5 日生产出合格产 品 是全国首套全氢法加氢生产特种油品的工业 装置 原料油主要为V G O 其主要性质见表1 操 作条件及生成油性质见表5 由表5 可见 工业装 表5以V G 0 为原料时的工业装置操作条件及生成油性质 项目数据 氢分压 M P a 氢油体积比 反应温度 n C 加氢处理 异构脱蜡 补充精制 体积空速 h 加氢处理 异构脱蜡 补充精制 液体收率 生成油性质 赛氏色度 号 易炭化物 紫外吸光度 c m 1 5 O 8 0 0 基准 5 0 基准 l O 基准7 0 基准 基准 O 2 基准 O 1 9 6 2 3 0 通过 O 1 万方数据 8 8石油炼制与化工 2 0 1 4 年第4 5 卷 置液体收率高 生成油颜色达到 3 0 产品性质良 好 基础油产品收率略高于实验室试验结果 表 明催化剂具有良好的选择性 2 0 1 4 年1 月更换装置原料为高含蜡蜡下油 主要性质见表6 调整装置工艺操作参数 其中系 统氢分压 空速和氢油比不变 加氢处理反应温度 为基准温度 2 0 异构脱蜡反应温度为基准温 度 补充精制反应温度不变 由表6 可见 蜡下油 的蜡含量较高 是加氢法生产高黏度指数润滑油 基础油的极好原料 生成油的性质及产品分布见 表7 表6 蜡下油的性质 项目数据 密度 2 0n C k g m 3 馏程 n C 初馏点 3 0 7 0 9 0 9 5 终馏点 硫 g g 1 氮 g g 1 黏度 1 0 0n C m m 2 s1 凝点 n C 蜡 表7以蜡下油为原料时的全氢型加氢工艺 生成油性质及产品分布 项目数据 加氢生成油性质 赛氏色度 号 易炭化物 紫外吸光度 c m 产品分布 3 7 0n C 3 0 通过 万方数据 第l o 期 孙国权 等 全氢法生产润滑油基础油技术的开发及工业应用8 9 D E V E L O P M E N TA N DC O M M E R C I A LA P P L I C A T I O NO FF U L LH Y D R O G E N A T I O N T E C H N O L O G YF O RP R O D U C T I O NO FL U B EB A S EO I L A b s t r a c t Af u l lh y d r o g e n a t i o np r o c e s sc o n s i s t e do fh i g hp r e s s u r eh y d r o t r e a t i n g i s od e w a x i n ga n d h y d r o f i n i s h i n gi sd e V e l o p e db yF u s h u nR e s e a r c hI n s t i t u t eo fP e t r 0 1 e u ma n dP e t r o c h e m i c a la n da d 0 1 t e di n i n d u s t r i a lu n i tt op r o d u c eh i g hV i s c o s i t yi n d e x1 u b eb a s eo i l I th a sa d v a n t a g e si np r o c e s ss i m p l i c i t va n d 1 0 wi n V e s t m e n t A P I a n d g r a d e1 u b eb a s eo i l sa sw e l la s1 0 wa r o m a t i cs 0 1 v e n tn a p h t h aa n dw h i t eo i l c a nb ep r o d u c e du n d e ra p p r o p r i a t ec o n d i t i o n s T h ec o m m e r c i a lr e s u l t ss h o wt h a tt h ep r o d u c t sh a v eg o o d q u a l i t i e sa n dh i g ha d d e dv a l u e s b r i n g i n go b v i o u sb e t t e re c o n o m i cb e n e f i tt ot h ee n t e r l r i s e K e yW o r d s c o m b i n e dh y d r o g e n a t i o nt e c h n 0 1 0 9 y h y d r o t r e a t i n g h y d r o i s o m e r i z a t i o n h y d r o f i n i s h i n g 中国石化在2 0 1 4 年启动 能效倍增 计划 联合国全球契约中国网络轮值主席 中国石油化工集 团公司 简称中国石化 董事长傅成玉于2 0 1 4 年6 月2 6 日 宣布 将于2 0 1 4 年启动 能效倍增 计划 到2 0 2 5 年实现中 国石化能效提高1 0 0 中国石化实施 能效倍增 计划的目的 是要实践并倡 导企业持续提高能源利用效率 2 0 1 4 年和2 0 1 5 年 中国 石化 能效倍增 计划预计分别投资4 0 亿元和1 0 0 亿元 随着我国能源消费量的快速增长 能源利用效率不高 成为重要挑战 最新数据显示 我国单位G D P 能耗是世 界平均水平的1 8 倍 美国的2 3 倍 日本的3 2 倍 并且 高于巴西 墨西哥等发展中国家 国际大石油公司都把提高能效作为发展的重要内容 分别提出了降低能耗9 2 0 的目标 欧盟提出了2 0 2 0 年能效提高2 0 的目标 我国也提出 十二五 时期单位 G D P 能耗降低1 6 的目标 中国石化 能效倍增 计划将分三步走 到2 0 1 5 年 能 效提高2 0 到2 0 2 0 年 能效提高6 5 实现增产不增能 到2 0 2 5 年 能效提高l o o 实现能效倍增 中国石化 能效倍增 计划实现后 将累计节约4 2M t 标 煤 1t 标煤 2 9 2 6M D 相当于植树9 4 亿棵 减少二氧化 碳排放8 1M t 相当于2 2 9 2 1 0 7 辆经济型轿车停开一年 同时减少二氧化硫排放1 5 0k t 减少氮氧化物排放l O ok t 联合国全球契约是目前世界上规模最大 级别最高 影响力最广的企业社会责任和可持续发展倡议 全球契 约中国网络是经联合国全球契约组织正式授权在中国设