潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油概論及加工工藝

潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油概論及加工工藝

引言石油公司的品牌－－－潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)性能要求的趨勢(shì)--成品油成品油--基礎(chǔ)油+添加劑成品油對(duì)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(shì)環(huán)保的要求

低排放 節(jié)省燃料油發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的對(duì)策

設(shè)計(jì)新型發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油工業(yè)的對(duì)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(dòng)機(jī)對(duì)潤(rùn)滑油的新要求名稱對(duì)潤(rùn)滑油的要求對(duì)基礎(chǔ)油的要求發(fā)動(dòng)機(jī)油低排放，低油耗省燃料油換油期長(zhǎng)，長(zhǎng)壽命

在低粘度時(shí)揮發(fā)性低低粘度，高粘度指數(shù)氧化安定性好

對(duì)基礎(chǔ)油品質(zhì)的壓力長(zhǎng)壽命=高氧化安定性

—添加劑損失少低揮發(fā)度=高沸點(diǎn) —低油耗（內(nèi)燃機(jī)油）低粘度=好的低溫泵送性隨著21世紀(jì)環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，機(jī)械設(shè)備和車輛的升級(jí)換代，潤(rùn)滑油規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的提高速度不斷加快。潤(rùn)滑油的使用性能也越來(lái)越依賴基礎(chǔ)油的內(nèi)在質(zhì)量。不斷改進(jìn)加工工藝，提高基礎(chǔ)油的質(zhì)量，以滿足各類潤(rùn)滑油標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的需要已經(jīng)成為必然的課題。對(duì)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(biāo)準(zhǔn)（2005年7月10日實(shí)施）項(xiàng)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(diǎn)—高純度轎車機(jī)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(guò)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(duì)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。基礎(chǔ)油中好的組分是異構(gòu)烷烴及少環(huán)而帶長(zhǎng)側(cè)鏈烷烴的環(huán)烷烴，而正構(gòu)烷烴由于傾點(diǎn)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(guò)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(duì)原油的限制相對(duì)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(rùn)滑油質(zhì)量的必由之路人類最早使用動(dòng)物脂肪作為潤(rùn)滑油。加拿大和美國(guó)分別于1858年和1859年開(kāi)始商業(yè)化使用石油。美國(guó)賓西法尼亞匹茲堡煉油廠最早使用石油餾分作為潤(rùn)滑油。1876年俄羅斯建立了世界上第一個(gè)潤(rùn)滑油生產(chǎn)廠，并在1878年巴黎世界博覽會(huì)上推出了第一批礦務(wù)潤(rùn)滑油樣品。早期潤(rùn)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(rùn)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(guó)石油公司投產(chǎn)。第一套潤(rùn)滑油酮苯脫蠟裝置于1927年在美國(guó)印第安納煉油廠投產(chǎn)，1933年德士古公司開(kāi)發(fā)成功糠醛精制工藝。20世紀(jì)70年代德士古和?？松鹃_(kāi)發(fā)了N－甲基吡咯烷酮精制工藝。潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝的起源及發(fā)展1969年法國(guó)IFP開(kāi)發(fā)了潤(rùn)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(guó)海灣研究開(kāi)發(fā)公司、雪弗龍和殼牌先后開(kāi)發(fā)和工業(yè)化了自身的加氫處理工藝。1977年英國(guó)BP公司開(kāi)發(fā)了第一套催化脫蠟裝置，在美國(guó)德州貝敦?zé)拸S投產(chǎn)。殼牌、雪弗龍和莫比爾開(kāi)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?jiān)谂f金山里奇蒙煉廠實(shí)現(xiàn)了世界上第一條全氫潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)線。潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝的起源及發(fā)展20世紀(jì)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(jì)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(kāi)發(fā)了潤(rùn)滑油高壓催化脫蠟催化劑并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用。20世紀(jì)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(diǎn)的潤(rùn)滑油中壓加氫處理RLT技術(shù)和潤(rùn)滑油催化脫蠟技術(shù)RDW的工業(yè)應(yīng)用，1997年蘭煉引進(jìn)了IFP潤(rùn)滑油高壓加氫技術(shù)生產(chǎn)基礎(chǔ)油。1999年大慶煉化引進(jìn)Chevron潤(rùn)滑油異構(gòu)脫蠟投產(chǎn)。2000年石科院推出了全氫法潤(rùn)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(kāi)發(fā)了異構(gòu)脫蠟催化劑，完成中試壽命試驗(yàn)。2004年上海高橋公司引進(jìn)Chevron異構(gòu)脫蠟技術(shù)投產(chǎn)運(yùn)行。我國(guó)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)工藝的發(fā)展2006年我國(guó)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)能力為430萬(wàn)噸，2008年我國(guó)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(guó)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和現(xiàn)有國(guó)情，潤(rùn)滑油成品對(duì)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(zhǎng)期存在。二十世紀(jì)90年代中期以前，我國(guó)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(rùn)滑油基礎(chǔ)油的低硫石蠟基原油價(jià)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(yán)重的資源保障壓力。我國(guó)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)面臨的形勢(shì)和挑戰(zhàn)原油質(zhì)量變劣。分儲(chǔ)分煉?；A(chǔ)油生產(chǎn)工藝改進(jìn)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(guó)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)面臨的形勢(shì)和挑戰(zhàn)基礎(chǔ)油組成與其理化特性的關(guān)系潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)的工藝?yán)先坠に嚰夹g(shù)：

溶劑精制→溶劑脫蠟→補(bǔ)充精制

目前的工藝技術(shù)都是圍繞老三套的物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)進(jìn)行各種過(guò)程的重新排列，不斷優(yōu)化提升基礎(chǔ)油的質(zhì)量。潤(rùn)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(guò)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(rùn)滑油生產(chǎn)原料，而后通過(guò)溶劑脫瀝青、溶劑精制、溶劑脫蠟、白土補(bǔ)充精制將潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油中的非理想組分脫除?；瘜W(xué)方法是將潤(rùn)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(kāi)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(shí)通過(guò)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(rùn)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(rùn)滑油溶劑精制的目的是從潤(rùn)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(zhǎng)側(cè)鏈環(huán)烷烴、少環(huán)長(zhǎng)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(rùn)滑油溶劑精制是物理分離過(guò)程，所選用的溶劑，對(duì)潤(rùn)滑油中非理想組分能選擇性溶解，而對(duì)油中的理想組分溶解度很小，從而通過(guò)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(rùn)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(rùn)滑油中非理想組分絕大部分是通過(guò)溶劑精制除去的，所以溶劑精制效果的好壞與潤(rùn)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(shí)從油中析出，形成結(jié)晶進(jìn)而結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻礙油品流動(dòng)，甚至使油品凝固。脫蠟使?jié)櫥驮诘蜏叵虏荒蹋ＷC潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的低溫流動(dòng)性和低溫泵送性能。在潤(rùn)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(guò)過(guò)濾達(dá)到油料分離的目的。溶劑脫蠟的流程補(bǔ)充精制原理經(jīng)過(guò)溶劑精制及溶劑脫蠟的潤(rùn)滑油料中，殘留有微量溶劑、水份、有機(jī)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(jìn)行補(bǔ)充精制。通常用白土進(jìn)行精制，在較高溫度下把潤(rùn)滑油中的有害物質(zhì)吸附在活性白土上，以改善潤(rùn)滑油的上述性能。白土精制屬于物理吸附過(guò)程，殘留在潤(rùn)滑油中的非理想組分大部分為極性物質(zhì)，活性白土對(duì)它們的吸附能力較強(qiáng)，而對(duì)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(duì)潤(rùn)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?yàn)椋簽r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(rùn)滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)的工藝根據(jù)對(duì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的性能要求，從原油制取潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油應(yīng)經(jīng)過(guò)以下步驟：常減壓蒸餾切割適當(dāng)餾分：滿足對(duì)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(dāng)加工減壓渣油時(shí)在精制前并需經(jīng)過(guò)脫瀝青。脫蠟：從原料餾分中除去其所含高熔點(diǎn)烴類以滿足對(duì)基礎(chǔ)油低溫流動(dòng)性和凝固點(diǎn)方面要求。后精制：滿足基礎(chǔ)油抗氧化性能。潤(rùn)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(duì)揮發(fā)度大，不同沸點(diǎn)餾分更容易分離，實(shí)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(duì)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(duì)減壓蒸餾基本要求對(duì)減壓蒸餾基本要求對(duì)減壓蒸餾基本要求國(guó)外潤(rùn)滑油加氫技術(shù)的發(fā)展六十年代以前，世界上生產(chǎn)潤(rùn)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(rùn)滑油原料的粘度指數(shù)，然后進(jìn)行溶劑脫蠟生產(chǎn)基礎(chǔ)油的工藝，典型的是法國(guó)石油研究院IFP技術(shù)。1981年，美國(guó)Mobil公司開(kāi)發(fā)出的催化脫蠟（MLDW）生產(chǎn)潤(rùn)滑油技術(shù)1993年，由美國(guó)Chevron公司推出的異構(gòu)脫蠟（IDW）工藝在美國(guó)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(rùn)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(bǔ)充精制提高產(chǎn)品安定性→基礎(chǔ)油

工藝原理：通過(guò)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(jìn)行選擇性裂化，以降低潤(rùn)滑油傾點(diǎn)。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(jià)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(jìn)到催化脫蠟反應(yīng)器中的進(jìn)料氮含量<50ppm，并且在蠟含量為50%左右時(shí)，每二～三個(gè)月需進(jìn)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(bǔ)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(rùn)滑油基礎(chǔ)油組分。在此過(guò)程中，也有部分碳鏈發(fā)生中間斷裂，生成相對(duì)較小的烴類，但斷裂到只剩幾個(gè)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(jìn)的直接用餾分油生產(chǎn)潤(rùn)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(jìn)到異構(gòu)脫蠟反應(yīng)器中的進(jìn)料含N<2ppm，方可保證催化劑連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2年以上。因此，通常原料油需先經(jīng)過(guò)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(rùn)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(bǔ)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)