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浅谈润滑油基础油调和工艺2011年6月摘要润滑油基础油在实际生产中，由于原料油的品质不佳和加工工艺不善，难免会出现不合格油品。同时由于基础油品种多，受条件所限不同油品不能单线单送，储运中会产生大量的顶线油品。这些不合格油品和顶线油品都需要经过调和合格满足质量指标，才能输送出厂。本文的主要内容包括：简述基础油罐区的生产现状和润滑油基础油的性能，分析基础油调和的机理，总结了不合格油品及顶线油的调和工艺及实际生产中的调和，提出了实际生产调和中的一些问题，并针对这些问题提出了一些工艺改进的设想，改进工艺减少顶线油量或在收油的同时调和不合格油和顶线油，保证基础油正常出厂。关键词：基础油；调和；顶线；粘度目录1绪论11.1论文的背景和意义11.2本文的研究内容和方向12基础油罐区生产现状22.1基础油罐区概况22.2基础油罐区生产工艺23润滑油基础油主要性能43.1运动粘度43.2粘温性能43.3低温性能43.4氧化安定性44润滑油基础油调和54.1调和机理54.2调和工艺计算54.2.1粘度计算54.2.2粘度指数计算64.3基础油在实际生产中的调和方法64.3.1粘度调和64.3.2中和值（酸值）调和74.3.3氧化安定性调和74.4基础油调和工艺类型75基础油调和中的一些问题及工艺改进设想85.1基础油调和中的一些问题85.1.1基础油顶线油量大85.1.2原油质量变差影响基础油质量85.1.3产品出厂不及时影响生产85.2工艺改进设想85.2.1安装在线分析仪，收油直接进行调和85.2.2改顶线为扫线，减少顶线油96结束语9 8 1绪论1.1论文的背景和意义润滑基础油的质量是影响润滑油质量的重要因素。随着适合生产润滑油的石蜡基原油资源不断减少，劣质重质原油比例增加，使得高质量润滑基础油的生产日益困难。然而环保意识不断提高，机械加工业快速发展，又对润滑油产品提出了更高的要求，这就需要更优质的润滑基础油。储运一厂基础油罐区担负着燕化公司绝大部分润滑基础油产品的储存和输送出厂。由于原油品质不佳，炼油三厂生产的深度加工润滑基础油经常出现质量指标不合格情况，需要对油品进行调和达标出厂。加上工艺条件限制，不同标号的基础油产品无法进行专线专送，而是不同标号基础油走相同流程，不可避免的使在切换油品品种时需要进行顶线，顶线油品需要进行调和满足质量指标才能出厂。1.2本文的研究内容和方向本文主要简述了基础油罐区的生产调和情况，对当前的调和流程、工艺进行了简要总结，并指出了调和中出现的一些问题，对当前的调和工艺提出了一些改进措施。2基础油罐区生产现状2.1基础油罐区概况储运一厂基础油罐区担负着燕化公司绝大部分润滑基础油储存和出厂，生产储运能力为25万吨/年。接收来自炼油三厂精致的润滑基础油组分，主要品种有HVI150、HVI350、HVI500、HVI650。分析合格或经调和达到质量指标后管输出厂到长城润滑油分公司。现罐区在用基础油储罐共24个，一次储存能力15000m。储罐具体情况如下表：基础油罐基本情况罐号容积品种罐号容积品种262700HVI150274400HVI650263700HVI150275400HVI650264700HVI1501011000HVI350265700HVI1501021000HVI350266700HVI1501031000HVI350267700HVI5001041000HVI350268700HVI500401400顶线269700HVI500402400顶线270700HVI650403400顶线271700HVI650404400顶线272400HVI650405400顶线273400HVI650406400顶线2.2基础油罐区生产工艺罐区接收白土精致来油，来油线为579线，收白土二线流量38t/h，进262265罐；三线流量35t/h，进101104罐；四线流量28t/h，进270275罐。401406作为顶线罐，即当装置生产工艺调整，来油换料时，新品种需将来油管线中的油品压到顶线罐内，再将新油品转入既定的相应品种储罐。各罐收油满后，委托分析油品的质量指标，合格后可以出厂，不合格需要对不合格指标进行调和，调和合格后出厂。顶线罐内油品委托分析，质量指标若达到某品种油品的质量要求，可以直接出厂，也可作为调和组分与不合格品种进行调和。基础油品种质量指标如下：润滑油基础油 HVI技术要求 项目质量指标HVI150 1a/1b/1cHVI350 1a/1b/1cHVI500 1a/1b/1cHVI650 1a/1b/1c运动粘度mm2/s4028.034.062.074.090.0110.0120135100报告外观 报告色度.号不大于1.53.04.05.0粘度指数不小于80 / 90 / 95闪点(开口).不低于200220235255倾点.不高于-9/-12/-15-5/-9/-12-5/-5/-12-5/-5/-12中和值mgKOH/g不大于0.05/0.03/0.030.05/0.05/0.05报告/0.05/0.05报告/0.05/0.05残炭.%不大于0.100.150.3密度(20)kg/m3报告碱性氮，%（质量分数）报告氧化安定性150min不小于180/200/200180/200/200130/180/180130/180/180硫，%报告饱和烃%报告氮，%- / 报告/ 报告苯胺点，- / 报告/ 报告抗乳化度bmin不大于-/10/-/15/-蒸发损失. 不大于-/-/173润滑油基础油主要性能3.1运动粘度运动粘度是液体在重力作用下流动时，内摩擦力的大小。温度对油品的粘度有直接影响，粘度随着温度升高而减小，随温度的降低而增大。这是因为当温度升高时，油品内部分子运动加剧，分子之间的相互吸引力减弱，使得其内摩擦力减小，粘度相应也减小。粘度大的油品形成的油膜强度高，能够为摩擦表面提供很好的保护。但是粘度过大，油品内摩擦力大，克服输送油品的能耗增加，油品流动性能变差。所以粘度不是越高越好，而应该是适宜的粘度。3.2粘温性能粘温性能是油品粘度随温度变化而变化的特性。粘度指数是油品粘温性能的表达方式，粘度指数越高，油品的粘度随温度的变化而变化的范围小，其粘温性能好。润滑油在使用中可能越高温或低温，粘度随之而变化，润滑的效果有所影响，粘温性能好的油品变化小，能较好的保持其润滑性能。3.3低温性能润滑油基础油要有很好的低温性能，当环境温度低时，油品的流动应不受较大影响，保证油品性能正常发挥。低温性能主要用倾点、凝点、低温动力粘度和边界泵送性来衡量。倾点和凝点均表示油品的流动性，倾点和凝点低，油品在低温下的流动性好。低温动力粘度小表示油品的冷启动性能好。边界泵送温度低，表示油品的泵送性好。3.4氧化安定性氧化安定性是油品抵抗氧化而保持其性质不发生永久变化的能力。油品在温度高、有金属催化作用和氧化物环境下，容易发生氧化反应而变质，生成有腐蚀性的酸性物质和不容性胶质。润滑油基础油应具有良好的抗氧化安定性。4润滑油基础油调和4.1调和机理大多数的石油产品都是经过调和而成的调制品。油品的调和通常分为两种类型：一是油品组分的调和，是将各种基础组分，按比例调和成为基础油或成品油；二是基础油与添加剂的调和。在基础油罐区只涉及到油品组分的调和，将不同的基础组分按比例调和达到某牌号油品的质量指标。油品的调和，除个别不互溶的液-液分散体系和液-固溶解混合体系以外，大部分为液-液相系互相溶解的均相调和，是三种扩散机制的综合作用。分子扩散：由分子的相对运动所引起的物质传递，是在分子尺度内进行的。涡流扩散：油品在混合状态下，当机械能传递给液位物料时，处于高速流体与低速流体界面上的流体受到强烈的剪切作用，产生涡流扩散，流体在局部范围内混合。对流扩散：在加热或混合过程中，热能或机械能推动，液体大范围地循环流动，引起物质传递。这种混合是在大尺度空间内进行的。油品调和过程，三种扩散同时存在。对流扩散把不同物料剪切成较大“团块”，涡流扩散把物料的不均匀程度迅速降低，分子扩散使全部物料达到均匀的分布状态。4.2调和工艺计算4.2.1粘度计算不同批次的原油生产的润滑基础油质量会有较大的差异，当原油的质量差时生产的基础油组分常出现质量指标不合格。为了保证基础油的质量，必须根据基础油组分的测定数据按比例进行调和。通常采用的调和依据就是粘度计算。粘度的计算是一个经验估算式，估算式如下： 式中 油品混合后的粘度，； 组分的摩尔分率，； 组分粘度，。通常情况下，各种牌号的基础油都是各类烃的混合物，因此无法获得其摩尔质量，从而不可能计算摩尔分率。在实际操作过程中采用质量分率来代替摩尔分率。当已知了两种基础油的粘度及调和后需要的粘度，根据公式可求得基础油的调和比：当已知两种基础油的粘度及质量即调和比，可求得调和后的油品粘度：4.2.2粘度指数计算粘度指数是一个用于表示油品粘度随温度变化而变化情况的指数。粘度指数高，粘度随温度变化小，其粘温性能好。粘度指数是通过测定油品两个规定温度下的粘度和查找规定标准油粘度，经过计算求得。规定的标准油，一个是美国宾夕法尼亚州的石油，它的粘温性能好，粘度指数规定为100；一个是德克萨斯州海湾沿岸劣质石油，其粘温性能较差，粘度指数规定为0。然后将他们分成若干个窄馏分并分别测定每个窄馏分98.90C和37.80C温度下的粘度，列成数据表。对于试样油品，先测定98.90C和37.80C时的粘度，然后从规定的数据表中查找一组与试样98.90C粘度相同的数据，代入计算公式可得到其粘度指数。油品粘度指数VI100的计算公式：式中 L粘度指数为0的标油在37.80C的粘度； H粘度指数为100的标油在37.80C的粘度； U试样在37.80C时的粘度。油品粘度指数VI100的计算公式：式中 H粘度指数为100的标油在37.80C的粘度； Y试样在98.90C的粘度； U试样在37.80C的粘度。4.3基础油在实际生产中的调和方法4.3.1粘度调和目前基础油质量指标中对粘度的要求范围都较宽，HVI150粘度2834，HVI350粘度6274，HVI500粘度90110，HVI650粘度120135，在实际生产中常根据经验粗略的计算调和粘度，按油品的质量比率作为粘度的比率进行计算，简便的计算公式为：即为此两种组分调和后的粘度。实际计算时，根据储罐油品的重量情况，假设一个调和比，可计算出组分油调和后的粘度。若此计算出的粘度不适宜，调整比例重新计算，直到粘度符合要求，再用公式验证，验证符合后可按此比例进行调和。4.3.2中和值（酸值）调和同一品种的基础油组分中和值调和采用粘度调和方法进行。但由于原油质量差异，往往同一批次来基础油都会出现某方面指标不达标的情况。同品种的基础油指标都不合格，在同批次同品种之间无法进行调和。几个牌号的基础油对中和值的指标要求一致，在不同品种之间也无法调和。当原油质量较好时，生产出的基础油有质量也较好，此时可用同品种组分油进行调和。实际生产中，由于HVI(1a)500和HVI(1a)650对中和值没有要求，可将中和值不和合格组分按此两品种进行调和。4.3.3氧化安定性调和氧化安定性与酸值类似，在同批次同品种之间往往不能调和。当有质量指标较高的同品种油品时可进行调和。HVI(1a)500和HVI(1a)650对氧化安定性指标要求不小于130min，而其他牌号基础油要求氧化安定均不小于180min，所以可用HVI(1b)500或HVI(1b)650进行调和。在需调和油品粘度指标在其所要求范围接近上限时，可适当用低粘度油品HVI150或HVI350对其进行调和。4.4基础油调和工艺类型本罐区基础油调和采用罐式调和。确定好调和比例，将不同基础油组分按比例泵送到调和罐内，在罐内搅拌调和。罐式调和工艺分为机械搅拌方式调和、泵循环方式调和、气动脉冲调和。本罐区采用的净化风搅拌调和。打开净化风阀，风从管线进入到调和罐内，产生动力强大的气流，推动油品上下搅动混合。在调和罐内形成自下而上的整体垂直循环运动，垂直界面的主体对流扩散，罐内各部的物料湍动比较均匀。净化风搅拌调和时间较短，效率高。打开罐底总阀时应缓慢开启，通过阀开度大小控制风的压力。根据管线内物料流动声音或油罐内气体鼓动的声音，判断过气情况。通过液位计读数观察油品的浪高，以此来确定阀开度大小，防止风压力大造成冒罐事故。在实际生产中，浪高一般控制在1.2- 1.3米。5基础油调和中的一些问题及工艺改进设想5.1基础油调和中的一些问题5.1.1基础油顶线油量大基础油品种多，油品更换频繁，不同品种的基础油共用同一条管线。当装置更换品种时，需要对管线内的存油进行处理，保证后续产品质量。现对基础油管线存油采用顶线操作，装置连续生产，在换料后直接用新油品冲顶管线内残存的油品，让管线内一部分原油品进入到该品种储罐中即本罐。剩下的油品转入到顶线罐内，直到管线内新油品完全替换旧的油品。顶线的方法处理管线存油顶线时间长，顶线油量大。顶线油品需要进行调和质量指标合格后，方能出厂。5.1.2原油质量变差影响基础油质量目前，燕化公司加工的原油为外购管输混合原油，酸值、硫含量较高。与之前加工纯大庆原油相比，基础油质量相继出现粘度指数降低、酸值升高等问题。当前，基础油常出现酸值偏高、氧化安定性偏低，不满足质量指标。5.1.3产品出厂不及时影响生产当前基础油在罐收油满后，由操作人员委托质检中心采样分析，分析出结果最快也需要半天时间。当基础油组分不合格时，需要找顶线罐油品或者其他不合格油品进行调和，调和后再委托分析，此过程时间较长。若没有合适的油品进行调和，不合格罐内油品就无法处理，造成油品积压。随着原油质量变差，当大量油品出现酸值或氧化安定性不合格时，不合格油品占用大量罐储容量。常出现装置生产的油品品种罐满，只能进行装置循环，影响了装置的正常生产。5.2工艺改进设想5.2.1安装在线分析仪，收油直接进行调和装置连续生产，基础油没有经过质量分析直接送往罐区，对于油品的各种指标以及是否合格都需要委托质检中心分析后才知道，建议在来油线进罐区处加上在线分析仪。由于基础油生产中常不合格需要调和的指标是粘度，可只安装粘度分析仪，并引入到DCS系统，对来油粘度进行实时监控。每一批次装置生产基础油的