一种重质润滑油基础油的生产方法

技术领域

本发明涉及一种重质润滑油基础油的生产方法。

背景技术

重质润滑油基础油是生产高档发动机油、球磨机油、空压机油以及工业齿轮油的基础材料，在钢铁、化工、大型机械和大型船舶等行业和领域有着广泛应用，是润滑油基础油市场上的稀缺资源。

现有的重质润滑油基础油生产工艺主要包括传统溶剂精制工艺和加氢工艺，但是传统溶剂精制工艺生产的基础油为API I类基础油产品，其在硫含量、饱和烃含量和粘温性能上不如加氢工艺生产的基础油，因此，生产优质的润滑油基础油仍需主要采用加氢工艺。

以低硫氮和低芳烃的加氢裂化尾油为原料采用异构脱蜡降凝和补充精制的技术可生产API II或III类高档润滑油基础油，产品具有良好的氧化及热安定性以及优异的粘温性能。但是由于加氢裂化尾油是经过裂化反应后的未转化油，其中芳烃组分因发生饱和开环转化成直链烷烃或带支链的环烷烃后，粘度大幅度降低。因此，采用加氢裂化尾油异构脱蜡工艺很难生产出重质的高质量润滑油基础油，通常只能生产出100℃运动粘度为2～10mm

目前，还有利用加氢馏分油、加氢轻脱油和费托合成蜡的一种或几种含蜡油为原料通过异构脱蜡工艺来生产API II或III类润滑油基础油，但是仍然存在原料需要预分馏处理、两段异构脱蜡流程、重质基础油收率低等问题，且在部分生产工艺中，需要对物料进行循环加氢异构，造成生产成本较高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种重质润滑油基础油的生产方法，其是将精制丁烷脱沥青油与丙烷轻脱沥青油混合作为混合原料油，然后将混合原料油依次经高压加氢精制、第一氢分离、轻组分脱除和第一分馏后获得预精制油，然后将预精制油经异构脱蜡和补充精制后制得补充精制产物；补充精制产物在经过第二氢分离后，进入常压分馏塔内进行常压分馏，常压分馏塔的塔底油进入到减压分馏塔内进行减压分馏，由减压分馏塔的减一侧线产出轻质润滑油基础油，减压分馏塔的减三侧线产出中质润滑油基础油，减压分馏塔的减底线产出重质润滑油基础油；精制丁烷脱沥青油为将丁烷脱沥青油经过浅度加氢精制后所获得。上述轻组分脱除是指脱除丁烷及以下轻组分。

本申请中，丁烷脱沥青油的浅度加氢精制是在较低的温度和压力下进行，采用中石化北京石科院开发的高选择性加氢脱硫催化剂RMS-3。预精制油的高压加氢精制是在高温高压条件下，采用Axens公司的HR1058催化剂。异构脱蜡和补充精制时分别采用美孚公司的MSDW和MAXSAT催化剂。

本申请采用丙烷轻脱沥青油和精制丁烷脱沥青油为原料，经过高压加氢精制、异构脱蜡和补充精制后，能够同时生成轻质、中质和重质的润滑油基础油，且能够同时使不同型号润滑油基础油的产品倾点、粘度指数等指标合格，并且本方法工艺流程简单，能耗低，产品性能优异。

本申请中，首先利用高压加氢精制，脱除包括精制丁烷脱沥青油与丙烷轻脱沥青油在内的混合原料油中的硫、氮及芳烃等非理想组分，生成预精制油，然后再进行异构脱蜡，降低精制脱沥青油中的蜡含量，改善润滑油基础油的低温流动性能；最后进行补充精制，深度饱和物料中的芳烃，消除润滑油基础油中的芳烃含量，提高产品的色度和安定性。经过补充精制后，重质润滑油基础油中的芳烃含量可降至0.5wt％。利用本申请能够同时生成多种型号的润滑油基础油，其中包括16#重质API II类润滑油基础油，且16#重质API II类润滑油基础油的收率达到55％。

高压加氢精制除了能够满足异构脱蜡催化剂对硫和氮的指标要求外，还通过芳烃加氢饱和，增加原料的粘度指数，并提高润滑油基础油的稳定性。

丁烷脱沥青油因其低残炭、低金属的特性，通常被视作优质的催化裂化原料，而不作为润滑油基础油的原料。本申请利用丙烷轻脱沥青油和丁烷脱沥青油粘度大、粘度指数高的特点，采用优化工艺生产重质API II类润滑油基础油，填补了国内16#润滑油基础油的市场空白。

为了保证润滑油基础油的产品质量指标，预先将丁烷脱沥青油在温和的反应温度和压力条件下，首先进行浅度加氢精制，以脱除部分硫氮、芳烃、残炭和正庚烷不溶物等基础油非理想组分，同时改善丁烷脱沥青油的色度，使物料满足进行加氢异构时的指标，保证润滑油基础油的产品质量指标。

具体地，为保证润滑油基础油产品的粘度指标，混合原料油中含50～70wt％丙烷轻脱沥青油和30～50wt％精制丁烷脱沥青油。

具体地，丁烷脱沥青油是以丁烷为溶剂的溶剂脱沥青装置所产出的轻重混合脱沥青油；丁烷脱沥青油在进行浅度加氢精制时，加氢反应压力为10.0～11.0MPa，入口氢分压为8.8～9.5MPa，反应温度345～365℃，体积空速为0.2～0.3h

丁烷脱沥青油在完成浅度加氢精制后，需要经过氢分离和分馏出轻组分后，以获得精制丁烷脱沥青油。

采用上述条件的浅度加氢精制工艺，能够仅仅对丁烷脱沥青油中的硫氮、芳烃、残炭和正庚烷不溶物等润滑油基础油所不需的非理想组分进行脱除，同时改善丁烷脱沥青油的色度，且不会对物料中的烃类物质进行过度加氢，造成物料粘度下降，从而影响产品质量和收率。

进一步，为保证产品质量并满足异构脱蜡催化剂对原料杂质的限制指标，预精制油中的硫含量≤50ppm，氮含量≤5ppm，总芳烃含量≤5wt％。为满足上述要求，丁烷脱沥青油在经过浅度加氢精制后，精制丁烷脱沥青油中的残炭≤1.5wt％，正庚烷不溶物≤200ppm。

具体地，为能够最大限度地降低混合原料油中的硫、氮以及芳烃含量，高压加氢精制时，反应压力为16.0～16.5MPa，入口氢分压为14.7～15.6MPa，反应温度370～385℃，体积空速为0.25～0.3h

由于本申请中的混合原料油中含有大量的硫、氮以及芳烃等非理想组分，在上述条件下，能够降低原料中的硫、氮和芳烃等杂质含量，满足异构脱蜡和补充精制催化剂的进料要求。经过高压加氢精制后，除了混合原料油中的硫、氮转化为硫化氢和氨以外，部分芳烃被加氢饱和为环烷烃，由于本申请中所选择的HR1058催化剂为金属催化剂，该HR1058催化剂具有选择开环的功能，使部分芳烃生成链烷烃和带支链的环烷烃。由于在相同碳数条件下，链烷烃和带支链环烷烃的粘度低于芳烃，但是粘度指数均高于芳烃，因此高压加氢精制后，所获得的预精制油的粘度降低8～10mm

具体地，异构脱蜡时，反应压力为15.5～16.0MPa，入口氢分压为14.1～14.9MPa，反应温度为350～370℃，体积空速为0.7～0.8h

在上述条件下，通过异构脱蜡，预精制油中的蜡分子主要发生异构反应，并伴随部分裂解反应，生成凝点低的异构烷烃和短链烷烃，以最小的分支异构化保持粘度指数同时降低润滑油基础油倾点，提高了润滑油基础油的低温流动性。

润滑油基础油中的链烷烃粘度指数高，但低温流动性差，是润滑油基础油的非理想组分；带有支链的直链烷烃则具有较好的低温流动性和与正构烷烃相当的粘度和粘度指数，是润滑油基础油的理想组分。在相同碳数条件下，异构烷烃的粘度指数低于链烷烃，并且对于链烷烃来说，碳数越小，粘度指数越低。因此，通过异构脱蜡，异构脱蜡油的粘温性能略有下降约5～10个单位，但是预精制油的倾点可降低30～50℃，满足产品低温流动性的要求。

具体地，补充精制时，反应压力为15.0～15.5MPa，入口氢分压为13.7～14.5MPa，反应温度为225～235℃，体积空速为1.0～1.1h

异构脱蜡和补充精制时分别采用美孚公司的MSDW和MAXSAT催化剂，该催化剂为高活性贵金属催化剂。在完成异构脱蜡后，形成异构脱蜡油，补充精制时在高压、低温和高活性贵金属催化剂的作用下，异构脱蜡油中少量的芳烃被深度加氢饱和。芳烃饱和是一个可逆的反应过程，对于单环芳烃和多环芳烃来说有不同的最佳反应温度，其中单环芳烃是润滑油基础油中主要的芳香烃组分。氧化安定性正比于芳烃含量，颜色正比于多环芳烃的含量。在上述反应条件下，通过调整补充精制时的反应温度，最大限度的饱和基础油中的芳烃，改善基础油的色度，提高了产品的光安定性、氧化安定性和存储的稳定性。

具体地，常压分馏塔的进料温度为320～330℃，塔顶温度为120～125℃，塔底温度为315～325℃，塔内压力0.025～0.03MPa；减压分馏塔的进料温度为310～320℃，塔顶温度为125～135℃，塔底温度为340～350℃，塔内压力-95～-100KPa。

经过第二氢分离的补充精制产物在进入常压分馏塔前先经常压塔加热炉进行加热，常压加热炉的出口温度为320～330℃。常压分馏塔的塔底油经减压塔加热炉加热后进入到减压分馏塔内进行分馏，减压加热炉的出口温度为310～320℃。

在常压分馏塔的塔顶产出石脑油，在常压分馏塔的侧线产出柴油，利用常压分馏塔脱除补充精制产物中的非基础油馏分，最后在减压分馏塔内进行基础油馏分的分馏，获得不同型号的润滑油基础油，并达到生产重质润滑油基础油的目的。

利用常压分馏塔进行常压分馏，利用减压分馏塔进行减压分馏，在常压分馏和减压分馏阶段，通过控制较低的常压分馏塔和减压分馏塔的进料温度，避免补充精制产物在高温下发生氧化，保证了润滑油基础油的色度和安定性。

具体地，丙烷轻脱沥青油的馏程376～685℃，硫含量6000～7000ppm，氮含量900～1000ppm，100℃的运动粘度为19～20mm

为保证上述指标，丁烷脱沥青油的馏程355～692℃，硫含量8000～10000ppm，氮含量1000～1300ppm，100℃的运动粘度为34～37mm

由于丁烷脱沥青油粘度大，浅度加氢精制后所获得的精制丁烷脱沥青油100℃的运动粘度仍然可达23mm

具体地，在减压蒸馏塔的塔侧由上至下依次设置有减一侧线、减二侧线和减三侧线，并在减压蒸馏塔的塔底设置有减底线。为保证重质润滑油基础油的产品指标，减一侧线的馏出温度为210～220℃，减三侧线的馏出温度为270～280℃，减底油的抽出温度为340～350℃，减二侧线不出产品。

具体地，为充分利用混合原料油，从常压分馏塔的塔顶产出石脑油，常压分馏塔的侧线产出柴油。通过常压分馏塔，去除基础油中的汽柴油馏分，提高了基础油的粘度、闪点，降低了蒸发损失，保证了基础油产品质量合格。

本申请中，所生产的中质润滑油基础油的100℃运动粘度为7.5～9.0mm

说明书附图

图1为一实施例的流程图。

具体实施方式

实施例1

请参阅图1，重质润滑油基础油的生产方法，包括如下步骤：

(1)丁烷脱沥青油110的浅度加氢精制：

将丁烷脱沥青油110与氢气混合后经前置换热器711的冷媒通道和第一前置加热炉712加热到350℃后，由顶部进入到浅加氢反应器71内进行浅度加氢反应。

本实施例中，进行浅度加氢反应时，加氢反应压力为10.7MPa，入口氢分压为9.5MPa，平均反应温度345～355℃，体积空速为0.27h

从浅加氢反应器71底部排出的加氢物料进入到前置热高压分离器72内进行分离，从前置热高压分离器72顶部排出的轻组分进入到前置冷高压分离器73内进行分离，从前置冷高压分离器73的顶部排出粗氢，粗氢经脱硫后循环使用。

从前置热高压分离器72底部排出的物料进入到前置热低压分离器74内，前置热低压分离器74顶部排出的物料和前置冷高压分离器73底部排出的物料均进入到前置冷低压分离器75内，从前置冷低压分离器75的顶部排出轻烃，前置冷低压分离器75底部排出的物料经第二前置加热炉76加热后进入到汽提塔77内，采用蒸汽进行汽提，从汽提塔77底部排出的物料经第三前置加热炉78加热后进入到前置分馏塔79内进行分馏。利用汽提塔77对物料中的硫化氢进行脱除。

汽提塔的进料温度为273℃，蒸汽温度为216℃。前置分馏塔的进料温度为362℃，塔顶温度为131℃，塔底温度为351℃，压力为0.112MPa。

由前置分馏塔79的顶部排出石脑油，前置分馏塔79的塔底油形成为精制丁烷脱沥青油120，精制丁烷脱沥青油120与丙烷轻脱沥青油130混合后作为混合原料油，并存储在原料罐11内。

本实施例中，混合原料油中含60wt％丙烷轻脱沥青油和40wt％精制丁烷脱沥青油。

(2)原料罐11内的混合原料油依次经第一换热器12的冷媒通道和第一加热炉21加热后，再依次经第一前精制反应器22和第二前精制反应器23进行高压加氢精制。在第一前精制反应器22内反应压力为16.4MPa，入口氢分压为14.8MPa，平均反应温度375℃，体积空速为0.5h

从第二前精制反应器23底部排出的物料经第一换热器12的热媒通道冷却后，进入到第一热高压分离器24内进行分离，从第一热高压分离器24顶部排出的轻组分进入到第一冷高压分离器25内，从第一冷高压分离器25的顶部排出粗氢，粗氢经脱硫后循环使用。

从第一热高压分离器24底部排出的物料进入到第一热低压分离器26内，第一热低压分离器26顶部排出的物料和第一冷高压分离器25的底部排出的物料均进入到第一冷低压分离器27内，从第一冷低压分离器27的顶部排出轻烃，第一冷低压分离器27底部排出的物料和第一热低压分离器26底部排出的物料均进入到脱丁烷塔41内，由脱丁烷塔41的顶部分离出包括C

脱丁烷塔的运行参数为：脱丁烷塔的进料温度为286℃，塔顶温度为101℃，塔顶压力0.6MPa，塔底温度163℃。

脱丁烷塔41的塔底油经第二加热炉28加热后，进入到第一分馏塔29内进行第一分馏，从第一分馏塔的塔顶292采集石脑油，从第一分馏塔的分馏塔侧线291采集柴油，第一分馏塔的塔底油作为预精制油。预精制油中的硫含量2.4ppm，氮含量1.5ppm，总芳烃含量≤3.5wt％，终馏点680℃。

(3)将预精制油依次经第二换热器31的冷媒通道和第三换热器32的冷媒通道以及第二加热炉35加热后进入到异构反应器36内进行反应，对预精制油进行异构脱蜡，从异构反应器36底部排出的物料依次经第三换热器32的热媒通道和第一冷却器33冷却后进入到后精制反应器37内进行加氢脱芳反应，对物料进行补充精制，从后精制反应器37底部排出的物料作为补充精制产物。

补充精制产物依次经第二换热器31的热媒通道和第二冷却器34冷却后进入到第二冷高压分离器38内进行分离，从第二冷高压分离器38的顶部排出粗氢，粗氢经脱硫后循环使用。

从第二冷高压分离器38底部排出的物料进入到第二冷低压分离器39内进行分离，从第二冷低压分离器39的顶部排出轻烃到轻烃回收装置，从第二冷低压分离器39底部排出的物料经第三加热炉42加热后进入到常压分馏塔43内进行分馏。

常压分馏塔43的塔顶气进入到回流罐431内进行冷凝，由回流罐的顶部排出瓦斯气，回流罐内的部分冷凝液返回常压分馏塔内，部分冷凝液作为石脑油由罐底出料管432排出，由常压分馏塔43的侧线433用于采集柴油。

常压分馏塔43的塔底油经第四加热炉44加热后进入到减压分馏塔45内进行分馏。

在减压分馏塔45的塔侧由上至下依次设置有减一侧线451、减二侧线452和减三侧线453，并在减压分馏塔45的塔底设置有塔底线454。由减一侧线451产出2#润滑油基础油，减三侧线453产出8#润滑油基础油，减底线454产出16#润滑油基础油，减二侧线452不出产品。

在异构反应器内进行异构脱蜡反应时，反应压力为15.81MPa，反应温度为366℃，体积空速为0.8h

后精制反应器内进行补充精制时，反应压力为15.27MPa，反应温度为229℃，体积空速为1.0h

常压分馏塔的进料温度为328℃，塔顶温度为121.5℃，塔底温度为320.8℃。减压分馏塔的进料温度为315℃，塔顶温度为132.1℃，塔底温度为343.6℃。

减一侧线的馏出温度为212℃；减三侧线的馏出温度为277℃，减底线的馏出温度为343℃。

16#润滑油基础油典型性质，100℃运动粘度16.51mm

实施例2

与实施例1基本相同，其不同在于：原料丙烷轻脱沥青油和精制后丁烷脱沥青油的比例为50:50；

对比例1

与实施例1基本相同，其不同在于：

其不同在于：原料为100％丙烷轻脱沥青油，无丁烷脱沥青油；

对比例2

与实施例1基本相同，其不同在于：原料丙烷轻脱沥青油和减压蜡油的比例为50:50，

将各实施例中的具体原料，以及预精制油、16#润滑油基础油的指标列入如下各表：

表1各实施例中原料的指标

表2混合原料油性质

表3预精制油的指标

表4各润滑油基础油的收率

表5润滑油基础油性质

从上述各表能够看出，利用本申请能够获得高质量的重质润滑油基础油，并能够同时生产轻质润滑油基础油和中质润滑油基础油。