9润滑油基础油的生产

第九章润滑油基础油的生产1基础油原料2基础油3基础油的主要性质要求及其与组成的关系1）粘度2）粘温特性3）低温流动性4）抗氧化安定性5）残炭6）溶解能力7）闪点馏分越重粘度越大。沸点相近时，烷烃粘度小，芳烃粘度大，环状烃居中。蒸馏切割馏程合适的馏分。烷烃粘温特性好，环状烃粘温特性不好，环数越多粘温特性越差。脱除多环短侧链环状烃。长链烃凝点高，低温流动性差。脱除高凝固点的烃类。非烃类化合物安定性差。形成残炭主要物质是润滑油中的多环芳烃、胶质、沥青质。提高蒸馏精度，脱除胶质沥青质。溶解能力指对添加剂和氧化产物的溶解能力。烷烃溶解能力差，芳烃溶解能力强。安全性指标。馏分越轻闪点越低，轻组分含量越多闪点越低。蒸馏切割馏程合适的馏分，并气提脱除轻组分。4生产基础油的过程是一个剔除非理想组分的过程。润滑油的理想组分——分支比较少的异构烷烃；少环长侧链的环烷烃和芳烃。非理想组分——多环短侧链的环状烃，含硫，含氮，含氧化合物及胶质沥青质，高凝点烃类。5生产润滑油基础油的原料（润滑油料）：常减压蒸馏切割得到各种馏程的润滑油馏分减压渣油经溶剂脱沥青得到残渣润滑油馏分生产装置——“老三套”工艺：①溶剂精制除去各种润滑油馏分中的非理想组分②溶剂脱蜡以除去高凝点组分，降低其凝点③白土或加氢补充精制该法受原油本身化学组成的限制很大，低硫石蜡基原油是润滑油的良好原料。6基础油生产工艺过程简介

——溶剂精制工艺常压渣油减压塔减二酮苯脱蜡装置轻脱油白土补充精制装置150N400N650N120BS糠醛精制装置丙烷脱沥青装置减三减四减压渣油脱氮装置7基础油生产工艺过程简介—二段加氢工艺润滑油料加氢处理装置蒸馏装置轻油加氢精制装置馏分油酮苯脱蜡装置125N200N500N150BS含蜡基础油8基础油生产工艺过程简介——混合加氢工艺常压渣油减压蒸馏150N馏分变压器油馏分500N馏分糠醛抽出油轻脱沥青油丙烷脱沥青糠醛精制加氢精制酮苯脱蜡加氢异构变压器油HVI150HVI500150BSVHVI沥青蜡液9基础油生产工艺过程简介—三段加氢工艺之一常压渣油减压塔减三加氢处理装置轻脱油常减压装置70N150N500N150BS糠醛精制装置丙烷脱沥青装置减四VHVI料减压渣油VHVI抽出油加氢异构装置加氢精制装置10润滑油基础油的分类

1．粘度等级（牌号）划分低粘度组分---中性油：40℃赛氏通用粘度（秒）高粘度组分---光亮油(BS):100℃赛氏通用粘度(秒)112．按原油属性的基础油分类法1）石蜡基基础油

SN—SolventNeutral溶剂精制(中性油)

BS—BrightStock光亮原料（油）

SSN—石蜡基基础油深度精制中性油2)中间基基础油

ZN—中等粘度指数基础油

PZN—中等粘度指数普通精制基础油

ZNZ--中等粘度指数重质基础油3)环烷基基础油

DN—低粘度指数基础油

DNZ--低粘度指数重质基础油123．基础油的新分类法-----粘度指数分类法

按粘度指数大小分为低、中、高、很高和超高粘度指数五种基础油；按适用范围分为通用和专用两种基础油。基础油的新分类法见附表我国润滑油粘度牌号及粘度范围见附表13基础油的新分类法

超高粘度指数很高粘度指数高粘度指数中粘度指数低粘度指数粘度指数VI≥140120≤V＜14090≤VI＜12040≤VI＜90VI＜40通用基础油UHVIVHVIHVIMVILVI专用基础油低凝UHVIWVHVIWHVIWMVIW--深度精制UHVISVHVISHVISMVIS--14符号字母意义UH----超高（UltraHigh）VH----很高（VeryHigh）H----高（High）M----中（Middle）L----低（Low）VI----粘度指数（ViscosityIndex）W----表示其低凝特性（Winter）S----表示其深度精制特性（Super）15粘度牌号

16例：高粘度指数150号中性油代号：HVI150很高粘度指数低凝150号中性油代号：VHVIW150高粘度指数150号光亮油代号：HVI150BS中粘度指数深度精制90号光亮油代号：MVIS90BS17第一节溶剂脱沥青

1．溶剂脱沥青过程在炼油工业中的作用

1）由渣油生产高粘度指数的重质润滑油。

2）由渣油生产轻质燃料油。

3）生产沥青。182、溶剂脱沥青生产基本原理渣油中的烃类和非烃类，在非极性溶剂(丙烷等)中有非常明显的溶解度差异，在一定温度范围内，溶剂对烷烃、环烷烃、少环的芳烃溶剂能力强，对胶质、沥青几乎不溶解，在抽提塔中利用二种物质的密度差，逆流接触，并在抽提塔中控制一定的温度差，生产出质量合格的脱沥青油。193．溶剂脱沥青常用溶剂脱沥青常用溶剂：丙烷、丁烷、戊烷及其混合物。当以丙烷为溶剂时，脱沥青选择性高，脱沥青油的品质最好，残炭值最低，粘度适当（脱沥青油收率低）。溶剂烷烃分子增大，则脱沥青选择性降低，脱沥青油收率提高。对润滑油型溶剂脱沥青工艺，几乎都是采用丙烷脱沥青工艺。20润滑油基础油生产---丙烷脱沥青10080604020

-400204080AB不溶物含量%温度℃丙烷--渣油溶解图溶剂比（体）为2﹕1从40℃～96.84℃（丙烷临界温度）渣油在液体丙烷中的溶解度由100%到0，渣油与丙烷完全分离成两相。214．丙烷脱沥青的工艺流程

--1）抽提部分抽提任务：把丙烷溶剂和原料油充分接触而将原料油的润滑油组分溶解出来，使之与胶质沥青质分离。22两段抽提流程轻脱沥青油（残炭值＜0.7%）、重脱沥青油（残炭值＞0.7%）抽提塔的型式：填料塔挡板塔多孔板塔转盘塔

232）溶剂回收部分

溶剂回收部分的任务:从含油的丙烷溶液和沥青溶液中分出丙烷，得到油和沥青。溶剂回收由四部分组成：轻脱沥青油中溶剂回收重脱沥青油溶剂回收沥青中溶剂回收低压溶剂回收24按回收工艺机理的不同，分为两类：

①蒸发—冷凝回收②临界回收法（节能~30%）临界回收工艺：基本原理是丙烷在40℃以上时随着温度的升高溶解能力逐渐降低，当温度升高到临界温度（96.84℃），压力大于临界压力时，丙烷的溶解能力最小，几乎变为0，密度也最小，这时与油的密度差最大，脱沥青油很容易从丙烷中分离出来。临界回收又分两种：亚临界回收：接近临界温度下回收超临界回收：在稍高于临界温度、压力下回收溶剂回收方法25图11-4丙烷脱沥青工艺原理流程

26影响溶剂脱沥青的主要因素1、温度改变温度会改变溶剂的溶解能力，越靠近临界温度则温度的影响越显著。调整抽提过程各部位的温度是主要的操作调节手段。

抽提塔顶部温度提高，溶剂的密度减小、溶解能力下降、选择性加强。脱沥青油中的胶质、沥青质少，残炭值低，但收率降低。抽提塔底部温度较低时，溶剂溶解能力强，沥青中大量重组分被溶解，因而沥青中含油量减少，软化点高，脱沥青油收率高。

27塔顶、塔底的温度高低应根据原料性质、脱沥青油及沥青质量要求而定。

溶剂不同，要求的抽提温度也不同：丙烷50℃～90℃丁烷100℃～140℃戊烷150℃～190℃在最高允许温度以下，采用较高的温度可以降低渣油的粘度，从而改善抽提过程中的传质状况。

282、压力操作压力不作为调节手段。选择操作压力时必须注意：①为了保证抽提操作是在双液相区内进行，对某种溶剂和某个操作温度都有一个最低限压力，操作压力应高于此最低限压力。②在近临界溶剂抽提或超临界溶剂抽提的条件下，压力对溶剂的密度有较大的影响，因而对溶剂的溶解能力的影响也大。

293、溶剂比丙烷与渣油的体积比称为溶剂比，它影响丙烷对渣油中各组分的选择性溶解能力。30图11-6脱沥青油的残碳与溶剂比关系

314、原料油性质渣油中油分含量多时，需较大的溶剂比，脱沥青油收率也高，相应粘度较低。原料中含油量少时，所得脱沥青油粘度高、收率低。可采用较小的溶剂比，但必须提高抽提温度，以提高丙烷的选择性，才能保证脱沥青油的质量。

32第二节润滑油的溶剂精制1、润滑油粘度、粘温特性与组成的关系

润滑油的理想组分：少环长侧链环状烃及少分支异构烷。

润滑油的非理想组分：正构烷烃、多环短侧链环状烃和非烃化合物、胶质等。造成油品粘度指数低、抗氧化安定性差、酸值高、腐蚀性强、颜色深。332、润滑油精制的目的从润滑油原料中除去大部分多环短侧链环状烃和含S、N、O化合物及胶质沥青质等，使粘温性质、抗氧化安定性、残炭值、颜色等性质得到改善，称精制。34

3、精制方法①酸碱精制②溶剂精制③吸附精制④加氢精制溶剂精制是目前我国最广泛采用的精制方法。354、溶剂精制----溶剂的选择烃类在极性溶剂中的溶解能力：

烷烃<环烷烃<少环芳烃<多环芳烃<胶质温度高溶解能力大

选择性与溶解能力是一对矛盾

36选择溶剂的主要依据1）有良好的选择性；2）对非理想组分溶解能力强；3）密度较大，粘度小；4）溶剂与油有较大的沸点差；5）安定性好；6）毒性小，无爆炸危险，腐蚀性小；7）来源丰富，价格便宜。常用的溶剂：糠醛、苯酚、N-甲基吡咯烷酮（NMP）（三种溶剂的性质及使用性能对比见P244表2-56）375、溶剂精制工艺原理利用溶剂对润滑油中的非理想组份（多环短侧链环状烃、胶质沥青质、氧氮硫的化合物）的溶解能力强，而对理想组分（少环长侧链环状烃）溶解能力差，在低于临界温度条件下密度差较大，在萃取塔中使溶剂和原料两者逆流接触并分层，从而使润滑油的理想组分和非理想组分分开。3839基础油生产---糠醛精制糠醛密度大，由塔上部进入，原料从塔下部进入，进行逆流抽提。塔内温度自上而下逐渐降低，形成温度梯度20~50℃。塔顶温度高，溶解能力强，保证油料的精制深度；塔底温度低，使溶解的理想组分析出，保证精制油收率，见图2－91。萃取系统示意图糠醛精制油原料抽出油底循环40基础油生产---糠醛精制在操作中有如下几条规律：⑴适宜的塔顶温度可改善油品质量，提高粘温性能。⑵适宜的塔底温度主要是保证产品的收率。⑶油品密度越大，在溶剂中的溶解度也越小，为了获得质量好的精制油，抽提温度就要相应控高一点。(4)溶剂比越大，精制深度加深，能提高质量，但收率下降。41基础油生产---糠醛精制6、抽提溶剂的回收1)提取液和提余液中溶剂的回收：多效蒸发抽余液中溶剂较少，约15%左右。提取液中溶剂达90%以上。糠醛精制装置能耗中溶剂回收占总能耗的75～85％。精制液回收系统采用蒸汽汽提一次回收工艺。抽出液回收占回收系统的70％，采用四塔三效工艺，即三效蒸发加一次汽提回收。42多效蒸发：以多塔多次蒸发替代一塔一次蒸发，而且各塔的操作压力、温度不同，溶剂在低压下蒸发时所需要的热量是来自高压蒸出的溶剂蒸气所放出的冷凝潜热，从而达到降低加热炉热负荷及装置能耗的目的。采用三效蒸发时，加热炉热负荷降到单效蒸发时的41%。43从糠醛水溶液中回收糠醛：用双塔回收法糠醛与水在蒸馏时会形成共沸物（含糠醛35%）。将汽提得到的糠醛－水共沸物冷到40℃送到分层罐分成两层，上层为含糠醛6.5%的水溶液送入水溶液脱糠醛塔，糠醛以共沸物组成从塔顶蒸出，冷凝后回到分层罐，而水从塔底排出。分层罐的下层为含糠醛93%混合液，送入糠醛脱水塔，水以共沸物组成从塔顶蒸出，冷凝后回到分层罐，塔底得到含水小于0.5%的干糠醛。2)水溶液中溶剂的回收44糠醛精制工艺原则流程：包括溶剂抽提、溶剂回收和溶剂干燥三个部分。45第三节润滑油溶剂脱蜡润滑油脱蜡的目的：解决油品的低温流动性问题。油品失去流动性的原因：①粘温凝固②结构凝固46油品脱蜡的方法

催化脱蜡（加氢降凝）：使润滑油料中凝点较高的正构烷烃转化为凝点较低的异构烷烃和低分子烷烃，其它烃类基本不发生变化。溶剂脱蜡：利用溶剂在低温下对油和蜡有不同的溶解度，在低温下溶解油而不溶解（或很少）蜡，然后用过滤方法将油与蜡分离。47一、溶剂脱蜡----脱蜡溶剂

1、溶剂的作用：①稀释作用：降低油品粘度，利于蜡结晶长大；②选择性溶解：油溶于溶剂而蜡极少溶解，利于油蜡分离。脱蜡温差：脱蜡温度与脱蜡油凝点之差。482、对脱蜡溶剂的要求①粘度足够低；②选择性好，低温下对蜡溶解度小，使脱蜡温差小；③低温下对油的溶解度大；④能使蜡结晶有良好的形状，使过滤速度较高；⑤沸点不应太高以利回收；⑥化学安定性和热稳定性好，不易分解；⑦适应各种原料；⑧冰点低、在脱蜡温度下不结晶；⑨毒性小；不腐蚀设备；⑩价格便宜。493、常用的脱蜡溶剂

极性溶剂：酮类如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等。低温下对蜡溶解度小，加入酮类可减小蜡的溶解度，是蜡的沉淀剂。非极性溶剂：烃类如苯、甲苯、丙烷、轻汽油等。低温下对油有较大的溶解度，是油的稀释剂，但对蜡的溶解度也较大。一种溶剂难以达到要求，常用混合溶剂。由非极性组分(苯类)及极性组分(酮类)混合而成，故称酮苯脱蜡。504、酮苯脱蜡的脱蜡原理利用混合溶剂（丁酮和甲苯）对油、蜡具有不同的溶解度，对油的溶解度大，在低温下使蜡过饱和结晶析出，然后用机械过滤的方法使油蜡分离；脱蜡原料加入溶剂，降低原料的粘度和溶液中蜡结晶体的浓度，使蜡生成均匀的结晶体。51酮苯脱蜡装置原则流程图冷冻系统结晶系统过滤系统回收系统蜡出装置安全气系统原料二次一次溶剂三次液氨气氨脱蜡油蜡膏脱蜡油出装置525、影响酮苯脱蜡过程的主要因素

工艺要求：①使含蜡原料油中要除去的蜡完全析出；②使蜡形成良好的结晶状态。53影响酮苯脱蜡过程的主要因素（1）原料性质原料轻重对脱蜡的影响

石蜡为大薄片状结晶，易过滤；微晶蜡为细小针状结晶，不易过滤。

馏分重则蜡结晶变得细小，不易过滤。原料油组成对脱蜡的影响：石蜡，微晶蜡

原料油馏分宽窄对脱蜡的影响

馏分窄蜡性质相近，结晶好，易过滤。原料油中胶质与沥青质含量对脱蜡的影响

原料油含水对脱蜡的影响水在低温下析出为细小冰粒，妨碍蜡结晶更好地生长，不易过滤。

54（2）溶剂组成油与溶剂完全互溶的最低温度称为互溶温度。

酮含量高，过滤速度快，脱蜡温差小，但如果不互溶则油收率减小。

馏分重，互溶温度升高。

（3）溶剂比

溶剂比=脱蜡溶剂量/脱蜡原料油

=(稀释溶剂+冷洗溶剂)/脱蜡原料油

要求在过滤温度下充分溶解油分55（4）溶剂加入的方法与位置溶剂加入方式对脱蜡效果影响很大。一次稀释法：在蜡冷冻结晶前一次全部加入。多次稀释法：冷冻前和冷冻过程中逐次加入。此法可改善蜡的结晶，增加过滤速度，减小脱蜡温差，提高脱蜡油的收率。对馏分油，在原料冷却到比它的凝点低15～20℃时加入溶剂，称为“冷点稀释”。对残渣油，在原料泵出口处加入一次溶剂，加热到70℃后再冷却结晶，称为“热处理”。

56（5）冷却速度冷却速度＝温降数/停留时间

(℃/h)

停留时间=套管容积/体积流量

(h)

蜡开始结晶时冷却速度过高则会形成大量结晶中心，蜡晶细小，溶液粘度增加过快，对结晶不利。

（6）溶剂的质量溶剂纯度高则脱蜡效果好湿溶剂含水<0.3%（7）助滤剂：甲基丙烯酸酯等

加入助滤剂，可增大蜡结晶颗粒，提高处理量和收率。57第四节润滑油的白土补充精制补充精制目的：

除去溶剂精制，脱蜡后残留在润滑油中的微量溶剂、水份、硫化物，氮化物、无机酸、有机酸（环烷酸、磺酸）、胶质、沥青质等有害组分，改善油品的颜色和安定性。补充精制的重要性：

是使成品润滑油的机械杂质、水份、酸值、抗乳