工业安全与环保蜡下油资源在润滑油加氢装置的应用

　　近年来，在汽车工业的推动下，对润滑油基础油质量提出了更高的要求，要求使用HVI Ⅱ、Ⅲ类基础油的润滑油越来越多。上海高桥分公司润滑油加氢装置是以减压VGO为原料，经加氢裂化、加氢异构脱蜡及加氢后精制，生产达到HVI Ⅱ类、部分达到HVI Ⅲ润滑油基础油的装置，装置处理规模加氢裂化单元为300 kt/a，异构脱蜡后精制单元为400 kt/a，工艺流程见图1。

　　摘要：蜡下油是溶剂脱蜡工艺生产润滑油基础油的副产物，一般用作催化裂化原料。文章介绍了如何通过在润滑油加氢装置原料中掺入一定比例的蜡下油，来优化原料性质、提高产品质量，并重点对基础油质量、收率的变化及装置能耗等的影响进行了分析。结果表明：通过对掺炼量、反应温度等操作条件的调整，生产出了高品质的APIⅢ类基础油产品。

　　关键词：工业安全与环保,异构脱蜡,蜡下油,黏度指数,HVIⅢ

　　0引言

　　装置采用加氢裂化、异构脱蜡和加氢后精制联合工艺流程，不同线别原料切换操作。在流程安排上，进料油和氢气在催化剂的作用下首先进行加氢裂化反应 [1]，脱除绝大多数含硫、氮的杂质，同时降低芳烃的含量，提高产品黏度指数，使原料油转化为符合要求的异构脱蜡系统进料油(硫≤50 μg/g、氮≤2 μg/g)。进入异构脱蜡反应系统后，在贵金属催化剂的作用下，通过进行异构化反应把产品倾点降低到所需的程度。再经过加氢后精制反应，通过对剩余芳烃饱和来提高基础油的氧化稳定性和色度。最后经常减压分馏，得到不同黏度等级的润滑油基础油，主产品基础油具有低硫、高黏度指数、低倾点、低挥发性、氧化安定性好、颜色水白等特点。

　　装置原料适应性较强，但随着近年来加工原油的重质化和劣质化，装置的原料与设计原料有了很大偏差，原料黏度指数低，给生产造成一定难度，特别是高品质HVI Ⅲ类基础油的生产。而溶剂脱蜡工艺生产润滑油基础油的副产物蜡下油，因其正构烷烃含量高，经加氢异构化及深度精制后，可得到高饱和烃、高黏度指数、安定性好等性质优良的基础油，为此考虑在装置VGO原料中掺入蜡下油，以改善原料性质，提高产品质量，达到生产HVI Ⅲ类基础油的目的。

　　1原料掺炼蜡下油分析

　　1.1掺炼后原料性质变化

　　为了改善原料质量，对减三线原料进行了蜡下油的掺炼，蜡下油性质及掺炼后原料性质变化见表1 。

　　1.2生产HVI Ⅲ类油操作调整

　　黏度指数与倾点是反映润滑油基础油性能的两个重要指标，不同等级的润滑油在性能上有不同的要求，见表2，其中HVIⅢ类油要求黏度指数在120以上，倾点在-18 ℃以下。

　　由于装置原料黏度指数偏低，在掺炼蜡下油前，产品质量只能达到HVIⅡ类油要求，少数达到HVIⅡ+，而达到HVIⅢ类油困难较大。在操作条件上，加氢裂化和异构脱蜡反应温度分别是影响产品黏度指数[2]与倾点的关键因素，通过掺炼10%蜡下油，因此对掺炼前后一段时间内的操作条件及产品质量进行了跟踪，数据见表3。

　　同时，对比异构脱蜡反应温度及产品倾点变化(见图3)，掺炼蜡下油后，产品倾点突然上升，从-15 ℃上升到-6 ℃，随后通过逐步提高异构脱蜡的反应温度(反应温度提高了近10 ℃左右)，才使产品的倾点逐渐降低，最终达到指标要求。

　　因此，通过减三线原料掺炼蜡下油，并经过一系列的操作参数调整，加氢裂化反应温度控制在379 ℃左右，异构脱蜡反应温度控制在335 ℃左右，产品最终达到了HVIⅢ(6)的质量标准。掺炼后，由于原料性质得到改善，加氢裂化反应苛刻度有所降低，但由于蜡含量增加，对产品倾点有较大影响，异构脱蜡反应苛刻度增加明显。

　　1.3掺炼蜡下油对装置的影响

　　1.3.1对质量及收率的影响

　　通过上面的分析，掺炼蜡下油能显著改善产品黏度指数，但同时会使产品倾点提高，蜡下油的掺入量多少为合适，它对基础油的收率又会造成哪些影响?下面对蜡下油在不同掺炼比的情况进行了考察，减三线与蜡下油在不同掺炼比情况下的操作数据见表4。

　　1.3.2对装置能耗及经济效益的影响

　　从表4加氢裂化和异构脱蜡平均反应温度看，随着蜡下油的掺入，对异构脱蜡反应的影响更为明显，异构反应温度上升幅度较大，这也意味着消耗更多的燃料，从能耗数据看，随着掺炼比的提高，能耗逐步上升，见图5。从图5看到在掺炼比小于10%时，能耗上升较为平缓，10%以后上升幅度陡增，因此在掺炼蜡下油生产出合格的Ⅲ类基础油的前提下，通过将掺炼比控制在10%以下，装置能耗不会明显增加。

　　按最低掺入量掺炼蜡下油后，基础油的质量从HVIⅡ类提高到HVIⅢ类，按目前市场价差，Ⅲ类油比Ⅱ类油高1200元/吨左右，考虑到基础油收率会损失5%左右，经测算每加工1吨原料，可增加收入约210元，经济效益可观。

　　2结论

　　(1)通过在润滑油加氢装置原料中掺炼一定比例的蜡下油，能显著提高产品的黏度指数，达到HVIⅢ类基础油要求，但随着掺炼比的提高，会对产品倾点造成很大影响，需提高异构脱蜡段反应温度，应控制合适的掺炼比。

　　(2)随着蜡下油掺炼比的提高，产品黏度指数越来越高，但基础油收率会降低，掺炼比每提高1%，收率下降约0.7%。在产品黏度指数达到120以上的情况下，掺炼比控制在7%～10%较为合适，以确保基础油收率最大化。

　　(3)在满足达到HVIⅢ类基础油的前提下，控制好合适的蜡下油掺炼比，装置能耗不会明显增加。同时Ⅲ类基础油的成功生产，除了经济效益之外，更重要的是打破了目前Ⅲ基础油主要依赖进口的局面，为国内企业在高端润滑油市场抢占了一定的份额。

　　参考文献：

　　[1] 李大东.加氢处理工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2011：1038-1039.

　　\[2\] 韩崇仁.加氢裂化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2001：360-367.