车辆润滑油采购润滑油生产方案

第一节润滑油的生产过程及工艺流程 1一、润滑油生产过程 1二、典型工艺流程 2第二节溶剂脱沥青工艺 6一、溶剂脱沥青的原理 6二、溶剂脱沥青的工艺流程及影响因素 6第三节润滑油的溶剂精制 9一、溶剂精制原理 9二、溶剂精制工艺流程及影响因素 9第四节润滑油溶剂脱蜡 14一、溶剂脱蜡原理 14二、溶剂脱蜡工艺流程 15三、影响溶剂脱蜡过程的主要因素 16第五节润滑油的补充精制 18一、白土精制 18二、加氢精制 21第一节润滑油的生产过程及工艺流程一、润滑油生产过程原油先经常压蒸馏，蒸馏出汽、煤、柴油等轻质馏分的常压塔底渣油，再经减压蒸馏，分离出轻、中、重质馏分油料，减压塔底渣油再经丙烷脱氢沥青后，制得残渣润滑油料，制备好的馏分及残渣润滑油料，分别经过精制、脱蜡及补充精制，得到润滑油基础油，最后进入成品油调和工序，与添加剂优化配伍，即得成品润滑油。基本生产过程如图1所示：图1润滑油的基本生产过程由于采用原油原料不同，产品性能要求各异，润滑油基础油生产工艺就很复杂。但可归纳为三条工艺路线：一是物理加工路线“溶剂精制－溶剂脱蜡－补充精制”；二是化学加工路线“加氢裂化－催化脱蜡－加氢精制”的全氢路线；三是物理化学联合加工路线，其工艺结构为“溶剂预精制－加氢裂化－溶剂脱蜡”，或“加氢裂化－溶剂脱蜡－加氢补充精制”等。二、典型工艺流程（一）物理加工路线以石蜡基原油常减压渣油为进料加工制造润滑油时，典型的工艺流程如图2所示：图2润滑油生产的物理加工路线（二）化学加工路线以全氢工艺生产基础油时，润滑油厂原料制备过程与上述生产过程基本相同，然而基础油的生产工艺结构则有很大的差别。图3展示了化学加工路线中全氢法生产润滑油基础油的工艺和总流程：图3润滑油生产的化学加工路线（三）混合加工路线当加氢处理工艺与溶剂精制相结合，与溶剂脱蜡相结合，形成图4和图5所示的物理加工和化学加工相结合的基础油生产路线，即混合的工艺结构。XX公司开发的混合工艺结构如图所示；XX公司开发的两段加氢处理工艺结构如图4所示。图4壳牌公司的润滑油加工混合工艺图5润滑油加工混合工艺（四）临氢降凝生产工艺随着人们对临氢处理基础油的不断认识及汽车工业对润滑油质量要求的不断提高，润滑油加氢处理技术获得了持续的发展。特别是当今大力提倡环保节能和较长的使用寿命的同时，除了要求润滑油具有优异的润滑性能外，还要求润滑油具有低粘度、低挥发性和优良的氧化安定性等特点，这使得临氢处理技术成为当今生产高质量润滑油基础油的重要手段。润滑油临氢转化生产工艺的主要作用是用来改善润滑油基础油的粘温性能。临氢处理工艺采用的是化学转化过程，即在催化剂及氢的作用下，通过选择性加氢裂化反应，将非理想组分转化为理想组分，来提高的黏度指数[9]。其工艺路线见图6。图6润滑油临氢生产工艺目前，世界润滑油市场供大于求，结构性矛盾突出。未来润滑油的发展动力主要来自2个方面。（1）降低润滑油系统成本。通过设备制造厂、设备使用者延长换油期，或者通过设备长周期运行使操作费用大大减少；（2）工作条件下要求长期对环境无害和安全。热氧化稳定性好、低挥发性、高粘度指数、低硫/无硫、低粘度、环境友好是未来润滑油的基本要求。因此，目前润滑油加工工艺中最活跃的异构脱蜡技术和合成润滑油技术将有较大的发展空间，开发不同用途和种类的润滑油将是润滑油生产的主要发展方向。第二节溶剂脱沥青工艺一、溶剂脱沥青的原理溶剂脱沥青的原理，本质上是一个抽提过程。可以作为脱沥青用的溶剂有若干种，但是炼油厂溶剂脱沥青装置广泛采用的溶剂是一些低分子烃类，如丙烷、丁烷、戊烷及其混合物等。溶剂脱沥青就是以各种烃类在这些溶剂中的溶解度不同作为基础，利用它们对环烷烃一烷烃及低分子芳香烃有相当大的溶解度，而对胶质，沥青质难溶或几乎不溶的特性，将胶质、沥青质自残渣油中脱除。在较低温度时，丙烷比对收率和质量的关系中有一最低点和最优点；提高温度可以改进油的质量，但收率将会降低；当温度较高时，由于油一丙烷溶解度的减小，丙烷脱氢沥青成为纯提取过程，增加丙烷比使提取出的油随之增多，但残炭值也随之增大。二、溶剂脱沥青的工艺流程及影响因素（一）溶剂脱沥青的工艺流程现以丙烷脱氢沥青为例进行探讨。其典型丙烷二次抽提脱沥青工艺流程见图。工艺流程由两部分构成，即溶剂抽提和溶剂回收。丙烷二次抽提脱沥青工艺流程Ⅰ－减压渣油；Ⅱ－脱沥青油；Ⅲ－重脱沥青油；IV－沥青；l－转盘抽提塔；2－临界分离塔；3－抽提塔；4－脱沥青油汽提塔；5－轻脱沥青油汽提塔；6－沥青蒸发塔；7－沥青汽提塔；8－重脱沥青油蒸发塔；9－重脱沥青油汽提塔；10－沥青加热炉；11－丙烷压缩机；12－轻脱沥青油闪蒸罐；13－重沥青油闪蒸罐；l4－升模加热器；15－混合冷却器；16－丙烷气接收罐；17－丙烷罐；18－丙烷泵1.溶剂抽提抽提的任务是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。抽提部分的主要设备是抽提塔，工业上多采用转盘塔。抽提塔内分为两段，下段为抽提段，上段为沉降段。2.溶剂回收溶剂回收系统的包括从提取液和提余液中回收溶剂，一方面回收溶剂循环利用，另一方面使产品中不含溶剂。（1）脱沥青油中溶剂回收。（2）轻脱沥青油中溶剂回收。（3）重脱沥青油中溶剂回收。（4）脱油沥青中溶剂回收。（5）低压溶剂回收。（二）影响溶剂脱沥青的因素影响溶剂脱沥青的因素有原料油的性质、温度、压力，溶剂比、溶剂组成等。但对实际操作影响最大的是温度，溶剂组成和溶剂比。1.温度和温度梯度温度较低时，溶剂对油有较大的溶解度。随着流度升高，溶剂选择性提高，脱沥青油质量提高，但收率下降。这就要在二者之间选择一个平衡点。2.溶剂组成和溶剂比3.压力正常的抽提操作一般在固定压力下进行，操作压力不作为调节手段4.原料油性质渣油中油分含量多时，为使胶质、沥青质分离出来，所需的溶剂比就要大，脱沥青油收率也高，相应黏度较低。原料中含油量少、而又需制取低残炭值的润滑油时，所得脱沥青油黏度高、收率低。第三节润滑油的溶剂精制一、溶剂精制原理1.精制原理溶剂精制的原理就是利用某些有机溶剂对润滑油原料中所含的各种烃类，具有不同溶解度的特性，非理想组分在溶剂中的溶解度比较大，而理想组分在溶剂中的溶解度比较小，在一定条件下，可将润滑油原料中的理想组分与非理想组分分开。2.常用溶剂目前工业使用的溶剂主要有糠醛、酚和N－甲基吡咯烷酮（NMP）三种。二、溶剂精制工艺流程及影响因素不同溶剂的精制原理相同，在工艺流程上也大同小异，现以润滑油糠醛精制为例分别就其工艺流程及影响因素介绍如下。（一）工艺流程现阶段我国应用最多的是糠醛精制，糠醛精制的典型工艺流程见下图。糠醛精制的工艺过程包括：原料油脱气、溶剂抽提、精制液和抽出液溶剂回收及溶剂干燥脱水几部分。糠醛精制工艺流程（溶剂双效蒸发回收）I－原料油；Ⅱ－精制油；Ⅲ－抽出油；IV－尾气；V－碱液1－脱气塔；2－抽提塔；3－精制液蒸发汽提塔；4－抽出液一次蒸发塔；5－抽出液二次蒸发塔；6－抽出液汽提塔；7－脱水塔；8－糠醛干燥塔；9－精制液加热炉；10－抽出液加热炉；11－分液罐；12－水罐；13－糠醛、水溶液分层罐；14－蒸汽包；（二）影响糠醛精制的主要因素影响抽提过程的因素主要是抽提温度和溶剂比，除此之外还有原料油组成和性质、抽提塔的结构和效率等因素。1.抽提温度与温度梯度抽提温度对精制油的质量和收率的影响规律是：在溶剂比不变的条件下，随着温度的升高，溶解度增大，精制油收率下降；精制油的黏度指数则是随着温度的升高先增大后下降。2.溶剂的组成和溶剂比温度等条件一定时，溶剂的溶解度及选择性不变，提高溶剂比可提高溶解总量，因此精制油的质量提高，但其收率则降低。增大溶剂比也不会出现精制油黏度指数先提高后降低的现象。适宜的溶剂比应根据溶剂性质、原料油性质及精制油的质量要求，通过实验综合考虑。一般来说，精制重质润滑油原料（非理想组分含量多、黏度大）时采用较大的溶剂比，在精制较轻质的原料油时则采用较小的溶剂比。3.抽提塔循环回流塔底部分抽出液经冷却后循环回抽提塔，用以降低塔底温度、提高塔底流体中非理想组分浓度，将理想组分和中间组分置换出去，从而提高分离精确度和精制油收率。但循环量过大会影响精制油的质量，以及抽提塔的处理能力。4.原料油中的沥青质含量沥青质几乎不溶于溶剂中，而且它的相对密度介于溶剂与原料油之间，因此，在抽提塔内容易聚集在界面处，增大了油与溶剂通过界面时的阻力。同时，油及溶剂的细小颗粒表面被沥青质所污染，不易聚集成大的颗粒，使沉降速度减小，严重时甚至使抽提塔无法维持正常操作。（三）原料油、精制油性质及工艺条件综上所述，以大庆原油减压馏分油及脱沥青油糠醛精制为例，其原料油性质、精制油性质和收率、抽提塔的工艺条件和溶剂回收系统工艺条件分别见下表。原料油主要性质项目密度（20℃）,g/cm³黏度（100℃）,mm²/s比色ASTMD-1500闪点℃残炭%HIV-1500.85284.612～2.5203—HIV-5000.87508.013.5～4.02570.08HIV-150BS0.884926.883300.9精制油主要性质及收率项目密度（20℃）,g/cm³黏度（100℃）,mm²/s比色ASTMD-1500闪点℃残炭%收率HIV-1500.84274.130.5217—86.8HIV-5000.85797.231.0～1.52590.02586.7HIV-150BS0.878821.26.03190.3583.1抽提塔主要工艺条件项目HIV-150HIV-500HIV-150BS溶剂比（m）2.0：12.4：14.8：1抽提温度，℃塔顶塔底1056511070138103溶剂回收系统主要工艺条件项目压力/MPa温度顶部/℃温度底部/℃温度进料/℃精制夜蒸发汽提塔0.03（绝）130200207一级蒸发塔0.02168169170二级蒸发塔0.09185186188三级蒸发塔0.2215218220抽出液汽提塔0.018（绝）100170190干燥塔0.0198150160水溶液汽提塔0.0110210840第四节润滑油溶剂脱蜡一、溶剂脱蜡原理1.脱蜡原理采用降低温度或加入第三者溶剂的方法都会降低蜡在油中的溶解度。工业上采用既降低温度又加溶剂双管齐下，使蜡在油中的溶解度大大降低，从而结晶成固体通过过滤使蜡和油分离。蜡的结晶可分两步进行，第一步，蜡晶核的生成；第二步，生成的蜡晶核聚集成大的蜡晶粒，叫蜡的增长。要求蜡晶粒要大且紧密，油的黏度要小。这样有利于蜡晶粒和油的过滤分离。2.溶剂的作用和选择溶剂脱蜡过程中溶剂起的主要作用有二。一是选择性溶解，即溶剂对蜡的溶解度要远小于对油的溶解度，这样溶剂和油形成的混合物对蜡的溶解度才能远低于单纯油对蜡的溶解度，达到降低对蜡的溶解度目的。二是稀释作用。要求溶剂和油形成的混合物黏度要小，尤其在低温下。这样便于蜡晶粒的增长和油与蜡的过滤分离。即溶剂本身的黏度要小。溶剂脱蜡的溶剂的沸点不应很高，它的热熔和蒸发潜热要低，以便于用简单蒸馏的方法回收，但沸点也不能过低，以避免在高压下操作；溶剂的凝点应较低，在脱蜡温度下不会结晶析出；溶剂应无毒，不腐蚀设备，而且化学安定性好，容易得到。工业上使用最广泛的溶剂是甲基乙基酮（或丙酮）与甲苯（或再加上苯）混合溶剂，故常称酮苯脱蜡。二、溶剂脱蜡工艺流程酮苯脱蜡工艺原理流程图这五部分作用分别是：1.结晶系统其作用是将原料油和溶剂的混合物冷却到所需的温度，使蜡从溶液中结晶出来，并提供必要的结晶时间，使蜡的结晶易于过滤；2.冷冻系统其作用是制冷，维持结晶系统低温环境并取走结晶时放出的热量；3.过滤系统其作用是将结晶好的蜡与油分离；4.回收系统其作用是将蜡和油中的溶剂分离出来，溶剂循环使用；5.安全气系统其作用是为了防爆，在过滤系统和溶剂罐使用安全气封闭。三、影响溶剂脱蜡过程的主要因素1.原料油性质（1）原料轻重。脱蜡油原料中，随馏分变重，蜡晶粒越小，生成蜡饼间隙小，渗透性差。而且重原料油的黏度大不易过滤。（2）馏分宽窄。原料油馏分越窄，蜡的性能相近，结晶越好。并且易于找到合适的操作条件。（3）胶质、沥青质含量。原料油胶质、沥青质含量较多时，使蜡结晶时不易连接成大颗粒晶体，而生成微粒晶体，易堵塞滤布，降低过滤速度；同时易粘连使蜡含油量大；但原料中少量胶质，反而使蜡晶粒连接成大颗粒，提高过滤速度。（4）原料组成。原料油中链状烃和环状烃的相对含量对脱蜡过程也有影响，如含石蜡多时，结晶颗粒大，生成共熔物少，过滤速度快。而含环烷烃多时，容易与正构烷烃形成共熔物，影响过滤速度。因此，轻质原料与重质原料应分别处理，并应根据具体原料性质调整操作条件。2.溶剂的影响（1）溶剂组成。溶剂的组成不仅影响对油的溶解能力，而且还会影响结晶的好坏。在含酮较多的溶剂中结晶时，蜡的结晶比较紧密、带油较少，易于过滤。从有利于结晶的角度看，常常希望用含酮较多的溶剂。但是含酮量过大容易产生第二个液相，不利于分层和过滤。（2）溶剂比。一般来说，若原料油的沸程较高，或黏度较大，或含蜡较多，或脱蜡深度较大（亦即脱蜡温度较低）时，须选用较大的溶剂比。通常，在满足生产要求的前提下趋向于选用较小的溶剂比。（3）溶剂加入方式和位置。溶剂的加入对蜡晶的生长有相互矛盾的影响：一方面使黏度降低有利于蜡晶长大；另一方面因稀释而使蜡分子扩散距离加大，不利于蜡晶长大。3.冷却速度的影响冷却速度大，过饱和度越大，从过饱和状态到饱和状态的时间就越短，生成的晶核数目多，但结晶增长时间短，结晶也就越细小。因此，在冷冻初期，冷却速度不宜过快。后期则可提高。提高冷却速度可以提高套管结晶器的处理能力。4.助滤剂助滤剂能与蜡分子产生共晶，将薄片形蜡晶改变成类似树枝形状的大晶，可明显提高过滤速度，而提高设备处理能力和提高脱蜡油收率。第五节润滑油的补充精制工业上常用的补充精制有白土补充精制和加氢补充精制两种。一、白土精制1.白土的组成及性质白土有天然和活性两种。白土的化学组成组成水分，%SiO2,%Al2O3,%Fe2O3,%CaO,%MgO,%天然白土24～3054～6819～251.0～1.51.0～1.51.0～2.0活性白土6～862～6316～200.7～1.00.5～1.00.5～1.02.白土精制原理油品中残留的少量胶质、沥青质、环烷酸、磺酸、酸渣及选择性溶剂、水分、机械杂质等为极性物质，白土对它们有较强的吸附能力，而对理想组分的吸附能力极其微弱。白土吸附各种烃类能力的顺序为：胶质、沥青质>芳烃>环烷烃>烷烃；芳烃和环烷烃的环数越多，越易被吸附。白土精制就是利用白土的吸附选择性，在一定温度下用活性白土处理油料，吸附而除掉极性杂质．降低油品的残炭值及酸值（或酸度），改善油品的颜色及安定性。3.白土精制工艺过程白土精制有渗滤法和接触法，目前普遍使用接触法。润滑油白土补充精制流程见下图。润滑油白土补充精制流程4.白土精制操作条件分析（1）原料油和白土性质原料前处理精制深度不够，含溶剂太多等都会增加白土精制的难度。原料越重，黏度越大，油品质量要求越高，操作条件就越苛刻；而当白土活性高、以及颗粒度和含水量适当时，在同样操作条件下，精制产品好。（2）白土用量白土用量越大，精制油质量越好；但自土用量过多，对不加抗氧剂的油品会因精制过度而将天然的抗氧化剂，如微量酚基或硫基胶质完全除掉，使油品安定性降低。另外还会造成浪费白土、降低精制油收率、过滤机负荷大、设备磨损等弊端。（3）精制温度白土吸附油品中不良组分的速度，主要取决于所精制油品的黏度。油品黏度大，则吸附速度小；而升高精制温度，有利于降低黏度和增加不良组分的移动速度与白土活性表面接触的机会。但温度过高易使油裂解、装置能耗增加等不利现象。因此在实际操作中，应在保证油精制质量的前提下，操作温度尽量低为原则。白土精制温度一般在200～280℃。（4）接触时间接触时间指在精制温度下白土与油品接触的时间，主要是在蒸发塔内高温下的停留时间。为达到一定精制深度，必须使油品与白土能充分接触，保证有一定的扩散和吸附时间。适宜的接触时间一般为20～40min。二、加氢精制白土精制与加氢精制比较，各有特点。一般说来，白土精制的脱硫能力较差，但脱氮能力较强，精制油凝点回升较小，光安定性比加氢精制油好。白