潤滑油基礎(chǔ)油概論及加工工藝

潤滑油基礎(chǔ)油概論及加工工藝

引言石油公司的品牌－－－潤滑油基礎(chǔ)油的發(fā)展趨勢對性能要求的趨勢--成品油成品油--基礎(chǔ)油+添加劑成品油對基礎(chǔ)油的要求的提升APIⅡ、Ⅲ類基礎(chǔ)油的優(yōu)越性基礎(chǔ)油的發(fā)展趨勢環(huán)保的要求

低排放 節(jié)省燃料油發(fā)動機制造商的對策

設(shè)計新型發(fā)動機潤滑油工業(yè)的對策

老辦法：改善添加劑 新辦法：改善添加劑和基礎(chǔ)油基礎(chǔ)油的質(zhì)量發(fā)展

現(xiàn)代發(fā)動機對潤滑油的新要求名稱對潤滑油的要求對基礎(chǔ)油的要求發(fā)動機油低排放，低油耗省燃料油換油期長，長壽命

在低粘度時揮發(fā)性低低粘度，高粘度指數(shù)氧化安定性好

對基礎(chǔ)油品質(zhì)的壓力長壽命=高氧化安定性

—添加劑損失少低揮發(fā)度=高沸點 —低油耗（內(nèi)燃機油）低粘度=好的低溫泵送性隨著21世紀環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，機械設(shè)備和車輛的升級換代，潤滑油規(guī)格標準的提高速度不斷加快。潤滑油的使用性能也越來越依賴基礎(chǔ)油的內(nèi)在質(zhì)量。不斷改進加工工藝，提高基礎(chǔ)油的質(zhì)量，以滿足各類潤滑油標準發(fā)展的需要已經(jīng)成為必然的課題。對基礎(chǔ)油品質(zhì)的壓力APIⅡ、Ⅲ類基礎(chǔ)油的分類

中石化基礎(chǔ)油協(xié)議標準（2005年7月10日實施）項目常規(guī)技術(shù)基礎(chǔ)油加氫技術(shù)基礎(chǔ)油0IIIIIIIVVMVIHVI1aHVI1bHVI1cHVIIIHVIII+HVIIIIPAO其它合成油飽和烴％<90和/或≥0.03<90和/或≥0.03<90和/或≥0.03<90和/或≥0.03≥90≥90≥90//硫含量％<0.03<0.03<0.03//粘度指數(shù)≥60≥80≥90≥9590≤VI<110110≤VI<120VI≥120//不同方法生產(chǎn)的基礎(chǔ)油組成

II類油的優(yōu)點—高純度轎車機油氧化安定性（5W-30）加氫基礎(chǔ)油的優(yōu)越性

老三套工藝是通過物理分離模式把油中的非理想組分（多環(huán)芳烴，極性物等）除去，不能改變油中的既有的烴化物結(jié)構(gòu)，因而其性質(zhì)大大依賴于原油性質(zhì)?；A(chǔ)油中烴類的組成及含量對成品油質(zhì)量影響最大。提高飽和烴的含量是提高基礎(chǔ)油質(zhì)量的必然途徑?；A(chǔ)油中好的組分是異構(gòu)烷烴及少環(huán)而帶長側(cè)鏈烷烴的環(huán)烷烴，而正構(gòu)烷烴由于傾點高，多環(huán)烷烴及芳烴由于氧化安定性差等均不是理想組分。加氫工藝正是通過化學(xué)反應(yīng)，把油中的環(huán)狀物，飽和烴，芳烴等轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀兿Ｍ慕M分。因而對原油的限制相對寬泛。加氫裂化/處理有較大的原油靈活性高效益使基礎(chǔ)油生產(chǎn)選擇加氫工藝小結(jié)走加氫道路是提高潤滑油質(zhì)量的必由之路人類最早使用動物脂肪作為潤滑油。加拿大和美國分別于1858年和1859年開始商業(yè)化使用石油。美國賓西法尼亞匹茲堡煉油廠最早使用石油餾分作為潤滑油。1876年俄羅斯建立了世界上第一個潤滑油生產(chǎn)廠，并在1878年巴黎世界博覽會上推出了第一批礦務(wù)潤滑油樣品。早期潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)采用酸堿洗滌精制和白土滲濾精制潤滑油，用冷榨和離心法脫去基礎(chǔ)油原料中的蠟組分。1923年建立了第一套液態(tài)SO2精制裝置，1928年第一套酚精制裝置在加拿大帝國石油公司投產(chǎn)。第一套潤滑油酮苯脫蠟裝置于1927年在美國印第安納煉油廠投產(chǎn)，1933年德士古公司開發(fā)成功糠醛精制工藝。20世紀70年代德士古和?？松鹃_發(fā)了N－甲基吡咯烷酮精制工藝。潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝的起源及發(fā)展1969年法國IFP開發(fā)了潤滑油加氫處理工藝，在西班牙普偉托利亞諾煉廠投產(chǎn)。美國海灣研究開發(fā)公司、雪弗龍和殼牌先后開發(fā)和工業(yè)化了自身的加氫處理工藝。1977年英國BP公司開發(fā)了第一套催化脫蠟裝置，在美國德州貝敦煉廠投產(chǎn)。殼牌、雪弗龍和莫比爾開發(fā)了異構(gòu)脫蠟催化劑和工藝，生產(chǎn)高粘度指數(shù)基礎(chǔ)油。雪弗龍在舊金山里奇蒙煉廠實現(xiàn)了世界上第一條全氫潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)線。潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝的起源及發(fā)展20世紀60年代以前采用老三套技術(shù)（溶劑精制，溶劑脫蠟，白土精制）。20世紀60年代石油三廠二段加氫技術(shù)生產(chǎn)基礎(chǔ)油，蘭煉和燕山采用加氫精制生產(chǎn)基礎(chǔ)油，80年代石油三廠開發(fā)了潤滑油高壓催化脫蠟催化劑并實現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用。20世紀90年代石科院完成了以溶劑精制和加氫技術(shù)相結(jié)合為特點的潤滑油中壓加氫處理RLT技術(shù)和潤滑油催化脫蠟技術(shù)RDW的工業(yè)應(yīng)用，1997年蘭煉引進了IFP潤滑油高壓加氫技術(shù)生產(chǎn)基礎(chǔ)油。1999年大慶煉化引進Chevron潤滑油異構(gòu)脫蠟投產(chǎn)。2000年石科院推出了全氫法潤滑油高壓加氫RHW技術(shù)，在克拉馬依投產(chǎn)。2001年石科院老三套與加氫組合RLT工藝在荊門投產(chǎn)。2000年石科院開發(fā)了異構(gòu)脫蠟催化劑，完成中試壽命試驗。2004年上海高橋公司引進Chevron異構(gòu)脫蠟技術(shù)投產(chǎn)運行。我國潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝的發(fā)展2006年我國潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)能力為430萬噸，2008年我國APIⅠ類基礎(chǔ)油生產(chǎn)能力占基礎(chǔ)油總生產(chǎn)能力的85％左右。由于我國的經(jīng)濟基礎(chǔ)和現(xiàn)有國情，潤滑油成品對采用老三套工藝生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)APIⅠ類基礎(chǔ)油需求將長期存在。二十世紀90年代中期以前，我國基礎(chǔ)油基礎(chǔ)油生產(chǎn)企業(yè)大多采用性質(zhì)適合生產(chǎn)基礎(chǔ)油的大慶原油為原料，以溶劑精制和溶劑脫蠟傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)粘度指數(shù)大于95的APIⅠ類基礎(chǔ)油。隨著大慶原油資源的逐漸萎縮以及適合生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油的低硫石蠟基原油價格高漲，以溶劑精制工藝為主的基礎(chǔ)油生產(chǎn)企業(yè)面臨著嚴重的資源保障壓力。我國潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)面臨的形勢和挑戰(zhàn)原油質(zhì)量變劣。分儲分煉?；A(chǔ)油生產(chǎn)工藝改進及生產(chǎn)裝置投資?？傮w上粘度指數(shù)90以上的HVIⅠb基礎(chǔ)油（APIⅠ類）所占比例很低，粘度指數(shù)95以上的HVIⅠc基礎(chǔ)油就更少。我國潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)面臨的形勢和挑戰(zhàn)基礎(chǔ)油組成與其理化特性的關(guān)系潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)的工藝老三套工藝技術(shù)：

溶劑精制→溶劑脫蠟→補充精制

目前的工藝技術(shù)都是圍繞老三套的物理過程轉(zhuǎn)化為化學(xué)反應(yīng)過程，同時進行各種過程的重新排列，不斷優(yōu)化提升基礎(chǔ)油的質(zhì)量。潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)的工藝物理方法將理想組分與非理想組分分離，通過原油常減壓蒸餾，切取不同粘度的常減壓餾分和減壓渣油，作為潤滑油生產(chǎn)原料，而后通過溶劑脫瀝青、溶劑精制、溶劑脫蠟、白土補充精制將潤滑油基礎(chǔ)油中的非理想組分脫除?；瘜W(xué)方法是將潤滑油中的非理想組分轉(zhuǎn)化為理想組分并除去雜質(zhì)。如加氫精制、加氫處理、加氫裂化、催化脫蠟、異構(gòu)脫蠟和加氫飽和。加氫反應(yīng)能使多環(huán)芳烴飽和、開環(huán)，轉(zhuǎn)變?yōu)樯侪h(huán)多側(cè)鏈的環(huán)烷烴，可提高粘度指數(shù)，同時通過加氫將氧、氮、硫分別以H2O、NH3、SO2方式除去；異構(gòu)脫蠟可以將正構(gòu)烷烴異構(gòu)成為潤滑油的理想組分異構(gòu)烷烴，所以其脫蠟油收率及粘度指數(shù)都比催化脫蠟高。溶劑精制原理潤滑油溶劑精制的目的是從潤滑油料中，除去所含的大部分多環(huán)短側(cè)鏈的芳香烴、膠質(zhì)以及含氧、氮、硫的非烴化合物（統(tǒng)稱為非理想組分），而保留其理想組分鏈烷烴、少環(huán)長側(cè)鏈環(huán)烷烴、少環(huán)長側(cè)鏈芳香烴，從而改善基礎(chǔ)油的粘溫特性、抗氧化安定性、抗乳化性和顏色等。潤滑油溶劑精制是物理分離過程，所選用的溶劑，對潤滑油中非理想組分能選擇性溶解，而對油中的理想組分溶解度很小，從而通過萃取把非理想組分抽出，理想組分則留在精制液中，然后分別蒸出溶劑，即可得到精制潤滑油和付產(chǎn)物抽出油，蒸出的溶劑在系統(tǒng)中循環(huán)使用。由于潤滑油中非理想組分絕大部分是通過溶劑精制除去的，所以溶劑精制效果的好壞與潤滑油產(chǎn)品質(zhì)量及收率有很大的關(guān)系。糠醛精制溶劑脫蠟原理蠟在溫度降低時從油中析出，形成結(jié)晶進而結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻礙油品流動，甚至使油品凝固。脫蠟使?jié)櫥驮诘蜏叵虏荒?，保證潤滑油基礎(chǔ)油的低溫流動性和低溫泵送性能。在潤滑油料中加入選擇性溶劑，使油料與溶劑混合物冷卻結(jié)晶，然后通過過濾達到油料分離的目的。溶劑脫蠟的流程補充精制原理經(jīng)過溶劑精制及溶劑脫蠟的潤滑油料中，殘留有微量溶劑、水份、有機酸、氮化物及膠質(zhì)等雜質(zhì)，這些物質(zhì)的存在影響油品的顏色、氧化安定性、抗乳化性和絕緣性等，因此還需進行補充精制。通常用白土進行精制，在較高溫度下把潤滑油中的有害物質(zhì)吸附在活性白土上，以改善潤滑油的上述性能。白土精制屬于物理吸附過程，殘留在潤滑油中的非理想組分大部分為極性物質(zhì)，活性白土對它們的吸附能力較強，而對理想組分的吸附能力很弱。因此能比較有效地除去這些雜質(zhì)，活性白土對潤滑油中不同物質(zhì)的吸附能力各不相同，其選擇吸附能力的順序為：瀝青質(zhì)和膠質(zhì)＞芳香烴＞環(huán)烷烴＞鏈烷烴。芳香烴和環(huán)烷烴的環(huán)數(shù)越多，越易被吸附。潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)的工藝根據(jù)對潤滑油基礎(chǔ)油的性能要求，從原油制取潤滑油基礎(chǔ)油應(yīng)經(jīng)過以下步驟：常減壓蒸餾切割適當餾分：滿足對基礎(chǔ)油粘度和蒸發(fā)損失等方面的要求。精制：除去原料油中的多環(huán)短側(cè)鏈芳烴及某些極性芳烴以改善基礎(chǔ)油的粘溫特性、抗氧化性能和抗乳化性，當加工減壓渣油時在精制前并需經(jīng)過脫瀝青。脫蠟：從原料餾分中除去其所含高熔點烴類以滿足對基礎(chǔ)油低溫流動性和凝固點方面要求。后精制：滿足基礎(chǔ)油抗氧化性能。潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)的工藝低爐溫：減少油品裂化，保證油品氧化性能。高真空：組分之間的相對揮發(fā)度大，不同沸點餾分更容易分離，實現(xiàn)一定分離任務(wù)所需接觸單元較少，系統(tǒng)總壓力降可以較小，可以在相對較低溫度下分餾。窄餾分：窄餾分有利于溶劑精制和溶劑脫蠟操作，相同粘度范圍窄餾分蒸發(fā)損失小。淺顏色：淺顏色意味著分離精度高，油品中雜質(zhì)含量低，烯烴含量少，油品氧化性能好。高真空、低爐溫和高效分離設(shè)施有利于保證淺顏色。對減壓蒸餾基本要求對減壓蒸餾基本要求對減壓蒸餾基本要求國外潤滑油加氫技術(shù)的發(fā)展六十年代以前，世界上生產(chǎn)潤滑油基本都是采用糠醛精制→溶劑脫蠟→白土精制方法，統(tǒng)稱“老三套”。七十年代有了先經(jīng)加氫改質(zhì)提高潤滑油原料的粘度指數(shù)，然后進行溶劑脫蠟生產(chǎn)基礎(chǔ)油的工藝，典型的是法國石油研究院IFP技術(shù)。1981年，美國Mobil公司開發(fā)出的催化脫蠟（MLDW）生產(chǎn)潤滑油技術(shù)1993年，由美國Chevron公司推出的異構(gòu)脫蠟（IDW）工藝在美國里奇蒙煉油廠一次投產(chǎn)成功至此形成了加氫改質(zhì)→溶劑脫蠟 催化脫蠟 異構(gòu)脫蠟三大加氫法生產(chǎn)潤滑油技術(shù)系列。

催化脫蠟工藝原料油→加氫改質(zhì)提高粘度指數(shù)臨氫降凝補充精制提高產(chǎn)品安定性→基礎(chǔ)油

工藝原理：通過選擇性分子篩催化劑使?jié)櫥椭械恼龢?gòu)烷烴和短側(cè)鏈烷烴進行選擇性裂化，以降低潤滑油傾點。核心是用催化劑將蠟裂化成小分子烴類，所以其付產(chǎn)品是低價值的氣體、液化氣和少量石腦油。因催化劑耐氮能力較差，失活快，所以要求進到催化脫蠟反應(yīng)器中的進料氮含量<50ppm，并且在蠟含量為50%左右時，每二～三個月需進行一次氫活化，每一次氫活化需七天。工藝流程大致如下：異構(gòu)脫蠟工藝

原料油→加氫裂化→異構(gòu)脫蠟補充精制提高產(chǎn)品安定性→基礎(chǔ)油

原理是：原料油在氫氣環(huán)境中，在貴金屬催化劑的作用下，使原料中的正構(gòu)烷烴發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，生成異構(gòu)烷烴而成為優(yōu)質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油組分。在此過程中，也有部分碳鏈發(fā)生中間斷裂，生成相對較小的烴類，但斷裂到只剩幾個碳原子的情況很少，因此氣體和石腦油產(chǎn)率較低。該工藝是目前最先進的直接用餾分油生產(chǎn)潤滑油的技術(shù)。由于異構(gòu)脫蠟采用貴金屬催化劑，為了防止氮中毒，要求進到異構(gòu)脫蠟反應(yīng)器中的進料含N<2ppm，方可保證催化劑連續(xù)運轉(zhuǎn)2年以上。因此，通常原料油需先經(jīng)過加氫脫氮，為異構(gòu)脫蠟生產(chǎn)合格原料。工藝流程大致如下：潤滑油加氫改質(zhì)-溶劑精制技術(shù)

原料油→加氫改質(zhì)提高粘度指數(shù)補充精制提高產(chǎn)品安定性→產(chǎn)品分餾得到目的基礎(chǔ)油料→溶劑脫蠟得目的產(chǎn)