不同体系润滑油异构脱蜡催化剂

不同体系润滑油异构脱蜡催化剂对产品稳定时间的影响刘彦峰1*，高善彬1，丁佳宇2，胡胜3，于春梅1，杨晓东1（1大庆化工研究中心黑龙江大庆163714；2青岛科技大学山东青岛266042；3中国石油石油化工研究院北京100195）摘要：润滑油异构脱蜡催化剂在采用切换进料方案加工不同馏分油时，存在轻质原料切换为重质原料的切换时间长、产品质量不合格和过渡产品量大的问题，针对该问题制备了不同体系润滑油异构脱蜡催化剂，并对产品稳定时间进行了考察。试验结果表明制备的润滑油异构脱蜡催化剂在异构活性、选择性和产品性质优异的同时，在原料切换稳定时间上具有明显优势。关键词：润滑油；异构脱蜡；催化剂；切换时间1.前言润滑油广泛应用于各行各业，被喻为国防建设和国民经济发展的“润滑剂”。国际摩擦学会研究表明，摩擦耗能相当于一次能源的1/3左右，使用高效润滑油剂可有效降低摩擦耗能百分之二十以上[1]。采用异构脱蜡技术生产的II、III类基础油具有低粘度和高粘度指数的特性，可有效降低润滑油的摩擦系数[2]。应用异构脱蜡基础油成为各国提高设备润滑效率降低能源消耗的最现实可行的技术手段[3]。润滑油异构脱蜡技术开发难度大、工艺流程长[4]，目前国际上最具代表性的润滑油异构脱蜡技术是雪佛龙－鲁姆斯公司（CLG）的IDW技术和ExxonMobil公司的MSDW技术，已经在全球40多套装置上得到应用[5-6]。异构脱蜡技术主要有两种加工工艺，加氢预处理（裂化）-异构脱蜡-补充精制三段工艺和异构脱蜡-补充精制两段工艺[7-8]。加氢预处理-异构脱蜡-补充精制三段工艺的进料方案有单一馏分油进料和不同馏分油进料两种方案[9]，对于不同馏分油进料通常采用切换进料方案，但在实际生产中存在着轻质原料切换为重质原料时间长，产生不合格和过渡产品量大的问题。本文针对以上问题，制备不同体系润滑油异构脱蜡催化剂，并对产品稳定时间进行考察，结果表明制备催化剂在活性、选择性和产品性质优异的同时在原料切换稳定时间上具有明显优势，可解决生产中存在的原料切换时间长和过渡产品量大等问题。2.实验部分2.1催化剂制备催化剂制备选用的分子筛采用水热法合成。将硅源、铝源等原料和去离子水按一定比例混合。再加入模板剂，搅拌均匀形成溶胶，然后放入高压釜升温晶化。晶化结束，产物冷却后取出，用去离子水洗涤，离心分离得到的固体经120℃～200℃烘干，500～580℃焙烧，除去模版剂和水，得到分子筛原粉。将60~80%的分子筛和20~40％的γ-Al2O3按比例混合，加入粘合剂挤条成型。根据参比剂的活性金属含量浸渍金属，再经480～550℃焙烧得到异构脱蜡催化剂。2.2催化剂评价在200ml固定床加氢装置上，以减二线轻质精制油和减四线重质精制油为原料，进行异构脱蜡催化剂的加氢性能评价，200ml固定床加氢装置流程图见图1。图1200ml固定床加氢装置流程图3.实验结果与讨论3.1催化剂物化性质制备的异构脱蜡催化剂和参比异构脱催化剂的物化性质见表1，参比剂为工业装置新催化剂。从表1可以看出，制备的异构脱蜡催化剂和参比异构脱蜡催化剂的物化性质相当。表1制备催化剂和参比剂的物化性质项目制备剂1制备剂2制备剂3参比剂分析方法贵金属含量，wt%基准基准基准基准XRF孔容，cm3/g80.15GB/T5816比表面积，m2/g170175180180GB/T5816机械强度，N/cm≮100≮100≮100≮100HG/T2782堆积密度，g/ml基准-0.01基准+0.03基准+0.02基准GB/T62863.2催化剂加氢性能评价3.2.1原料性质在工业装置实际生产中存在着从轻质原料切换为重质原料时间长，产生不合格和过渡产品量大的问题。为模拟工业运转条件，采用XX炼厂石蜡基减二线精制馏分油为轻质评价原料，XX炼厂石蜡基减四线精制馏分油为重质评价原料。选取原料经过加氢预精制，其硫、氮含量较低，满足异构脱蜡催化剂进料要求，可直接作为异构脱蜡评价原料，其性质见表2。表2异构脱蜡评价原料油性质原料油种类减二线精制油减四线精制油密度，g/cm30.86460.8554S,μg/g2.23.2N,μg/g<2<2凝点，℃3>5040℃黏度，mm²/s27.9253.72100℃黏度，mm²/s5.2048.725黏度指数118140饱和烃，%94.4896.41馏程，℃HK/5%345/385410/45310%/30%393/412468/49150%/70%425/440510/51590%/95%458/464532/540KK4755503.2.2评价工艺条件为模拟工业装置实际运转情况，评价试验首先采用减二线轻质原料，再切换为减四线重质原料，减二线原料评价工艺条件见表3，减四线原料评价工艺条件见表4。表3减二线原料评价工艺条件催化剂制备剂1制备剂2制备剂3参比剂反应温度，℃330330330330氢分压，MPa12.512.512.512.5空速，h-1.2氢油比，Nm3/m3500500500500表4减四线原料评价工艺条件催化剂制备剂1制备剂2制备剂3参比剂反应温度，℃365360355365氢分压，MPa12.512.512.512.5空速，h-10.850.850.850.85氢油比，Nm3/m37507507507503.2.3产品性质以减二线轻质油为原料油，在表3所列的工艺条件下，得到了表5所列的异构脱蜡试验数据，在相同的反应温度和空速下，制备剂和参比剂都能得到倾点很低的基础油产品，产品可划分为2厘沲和5厘沲两种基础油产品，其中2厘沲基础油的黏度指数大于80,5厘沲基础油产品的黏度指数大于100，基础油收率和性质相当。表5减二线原料评价结果催化剂制备剂1制备剂2制备剂3参比剂收率，%2厘沲基础油9.15厘沲基础油81.180.380.679.3总基础油88.989.688.688.45厘沲基础油产品性质倾点，℃-18-18-19-18黏度指数102103103100以减四线重质油为原料，在表4所列的工艺条件下，得到了表6所列的异构脱蜡试验数据。从表6可以看出，在相同或较低的反应温度和相同的空速下，制备剂和参比剂都能得到倾点很低的基础油产品。产品可划分为2厘沲和10厘沲两种基础油产品，其中2厘沲基础油的黏度指数大于80,10厘沲基础油产品的黏度指数大于120。与参比催化剂相比，三种制备催化剂在降倾点能力和提高基础油收率方面均有一定优势，在10厘沲基础油收率相当的情况下，制备剂3的反应温度低于其他催化剂10℃，说明制备剂3的活性较高。表6减四线原料评价结果催化剂制备剂1制备剂2制备剂3参比剂收率，%2厘沲基础油6.510厘沲基础油75.575.47572.3总基础油81.082.281.078.810厘沲基础油产品性质倾点，℃-21-21-22-18黏度指数1241251241243.2.4产品稳定时间考察在从减二线轻质油原料切换到减四线重质油原料过程中，对比评价了制备催化剂和参比催化剂对异构脱蜡全馏分产品凝点稳定时间的影响。反应系统升温至表4所列反应温度并稳定2小时后，每隔2小时取一次样、测定一次凝点，得到如图2所示的试验结果。从图2可以看出，提高反应温度之后，制备催化剂和参比催化剂都需要一定的过渡时间使全馏分产品凝点趋于稳定。其中参比催化剂和制备催化剂1的过渡时间相当，在10-12小时左右；制备催化剂3的过渡时间最短，只需要6小时，同时降凝效果最好。图2提高反应温度后全馏分产品凝点稳定时间▲—制备剂1;●—制备剂2;■—制备剂3;▼—参比剂4结论（1）制备的异构脱蜡催化剂3具有较好的异构化活性和选择性。（2）制备的异构脱蜡催化剂3与参比异构脱蜡催化剂相比，在处理减四线重质原料时具有反应温度低、基础油收率高、产品倾点低等优点。（3）制备的异构脱蜡催化剂与参比异构脱蜡催化剂相比，在从减二线轻质油原料切换到减四线重质油原料过程中，制备催化剂3的稳定时间更短。参考文献：[1]StephenJ.Miller.StudiesonWaxIsomerizationforLubesandFuels[J].StudiesinSurfaceScienceandCatalysis,1994，84：2319-2326.[2]祖德光.润滑油基础油生产技术的新进展[J].润滑油,2001，16：1-5.[3]黄福堂，沈殿成，黄正鹏.国内外石蜡和润滑油产品研究现状及发展趋势[J].国外油田工程,2000(9)：23-29.[4]刘全杰，方向晨，廖士纲，等.异构降凝催化剂反应性能的研究[J].炼油技术与工程,2005，35：22-25.[5]张志娥.国内外润滑油基础油生产技术及发展趋势[J].当代石油石化,2005（3）：25-31.[6]别东生.国外润滑油基础油临氢催化加工技术新进展[J].石油化工动态,1999(7)：47-54.[7]刘平，杨军.润滑油加氢异构脱蜡技术[J].炼油设计,2002，32：11-13.[8]何秀云，孟凡伟，张宗保，等.异构脱蜡技术的工业应用[J].石油炼制与化工,2001，32：14-16.[9]林百平，程哲生.国外润滑油基础油生产技术进展[J].石油化工动态，1996(6)：14-17.作者简介：刘彦峰，男，工程师，2008年硕士毕业于东北石油大学，现从事炼油催化剂及工艺研究工作。基金支持：中国石油炼油与化工板块基金项目2012050201TheEffectofStabilityTimeofProductsonDifferentLubricantIsodewaxingCatalystsLiuYanFeng,GaoShanBin,MengXiangBin,HuSheng,YuChunMei（DaqingPetrochemicalResearchCenter,Daqing163714,China）Abstract:Inordertolessentheswitchingtimeandreduceinferiorintermediateproductsinlightfeedstockswitchedtoheavyfeedstock,aseriesoflubricantisodewaxingcatalystswereprepared.Thestabilitytimeofproductswasinvestigated,theresultsrevealedthatpreparedcatalystshad