２０１２年明 Ａｕｇ２０１２ 润滑油 ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＮ６ ＯＩＬ 第２７卷第４期 Ｖｏ １，２７，ＮｏＡ 文章编号：１００２－３１１９（２０１２）０４—００５５—０６ 润滑油加氢装置的原料优化与合理利用 曹文磊，刘英 （巾 石化 海高桥分公司，｝：海２００１３７） 摘要：文章介绍了中国石化上海高桥分公司３００ ｋｔ／ａ润滑油加氢装置的原料要求以及实际原料加工情况，重点讨论了在减压 馏分油里掺炼含油蜡或蜡下油以进行原料优化来生产ＨＶＩ ＨＩ类基础油产品以及合理利用燃料型加氢裂化尾油的情况。实际 生产证明：高桥分公司通过对润滑油加氢装置的原料进行优化，成功生产出了高质量的ＨＶＩⅢ（４）与ＨＶＩⅢ（６）基础油产品； 而通过对加氢裂化尾油的合理利用不仅进一步增产了润滑油加氢的原料，而且显著提高了基础油的质量与收率。 关键词：润滑油加氢；原料优化；加氢裂化尾油；合理利用 中图分类号：ＴＥ６２６．３ 文献标识码：Ａ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ ｆｏｒ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｏｉｌ Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ ＣＡＯ Ｗｅｎ—ｌｅｉ，ＬＩＵ Ｙｉｎｇ （ＳＩＮＯＰＥＣ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｇａｏｑｉａｏ Ｂ ｒａｎｃｈ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００１３７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ａｃｔｕａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｉｎ ３００ ｋｔ／ａ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｏｉｌ ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｏｆ ＳＩ ＮＯ ＰＥＣ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｇａｏｑｉａｏ Ｂｒａｎｃｈ．Ｉｔ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ０ｎ ｈｏｗ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ＨＶＩ ＧｒｏｕｐⅢ ｂａｓｅ ｏｉｌ ｂｙ ｂｌｅｎｄｉｎｇ ＶＧＯ ｗｉｔｈ ｏｉｌｙ ｗａｘ ｏｒ ｗａｘｙ ｏｉｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｅｄ ｔａｉｌ ｏｉｌ．Ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃ— ｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｈｉｇｈ—ｑｕａｌｉｔｙ ＨＶＩ Ｇｒｏｕｐ ｍ（４）ａｎｄ ＨＶＩ ＧｒｏｕｐⅢ（６）ｂａｓｅ ｏｉｌｓ ｃａｎ ｂｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉ— ｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ ｖａｒｉｅｔｙ ｉｓ ｗｉｄｅｎｅｄ，ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｂａｓｅ ｏｉｌ ａｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｅｄ ｔａｉＩ ＯＩＩｌ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｏｉｌ ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ；ｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｅｄ ｔａｉ ｌｏｉｌ；ｒａｔｉｏｎａｌ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ０ 引言 经基本上停止供应，卡宾达油也不能保证连续供 随着润滑油产品的不断发展，加氢基础油因 应，实际生产时将加工各种不同的原油或不同的 其优越的性能，得到了越来越广泛的应用。为适 混合原油。为了得到符合标准的基础油产品，且 应这种趋势，中国石化上海高桥分公司采用 满足装置的进料要求，在实际生产中需要对原料 Ｃｈｅｖｒｏｎ公司的异构脱蜡技术，投建了３００ ｋｔ／ａ的 进行优化与合理化应用。 加氢装置，于２００４年１２月正式投入生产。根据 １润滑油加氢装置简介 与Ｃｈｅｖｒｏｎ签订的商务和技术合同，上海高桥分 中国石化上海高桥分公司３００ ｋｔ／ａ润滑油加氢 公司采用Ｃｈｅｖｒｏｎ的加氢裂化、异构脱蜡和后加 装置采用美国Ｃｈｅｖｒｏｎ公司开发的异构脱蜡技术， 氢精制专利催化剂，按加氢裂化部分３００ ｋｔ／ａ进 装置主要由加氢裂化（ＨＣＲ）、异构脱蜡（ＩＤＷ）、加 料、异构脱蜡部分４００ ｋｔ／ａ进料进行设计，以大 氢后精制（ＨＤＦ）三段临氢反应串联组成，它是中国 庆油与卡宾达油减三、减四和脱沥青油为设计原 石化第一套全加氢法的润滑油加工装置，其流程简 料，目标产品是ＡＰＩⅡ、Ｉｌｌ类基础油。但根据上 图见图１。 海高桥分公司的实际原油供应情况，大庆原油已 ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ■咂目 ５６ 润滑油 ２０１２年第２７卷 图１ 中国石化上海高桥分公司润滑油加氢工艺流程 从图ｌ可以看出，本装置是一套无论是在操作 控制单元上还是产品结构上都比较复杂的装置。 ２润滑油加氢原料主要控制指标要求 等金属均会牢牢吸附于催化剂上，并不可逆地破 坏催化剂的活性。尤其是铁，它能与碳氢大分子 化学结合，或以悬浮的颗粒物质形式存在，不仅 能堵塞催化剂孔使催化剂失活，而且能将催化剂 间隙堵塞导致床层压降增大。 本润滑油加氢装置的设计原料为减三线与减四 线ＶＧＯ以及丙烷脱沥青油，但是在实际生产中所加 工的原料采用的主要是减二线、减三线、减四线 而氮对加氢裂化（ＨＣＲ）操作条件有很大影响， 并会导致异构脱蜡／加氢后精制（ＩＤＷ／ＨＤＦ）贵金属 ＶＧＯ，并掺炼加氢裂化尾油，生产达到ＡＰＩ ＩＩ类，部 分达到ＡＰＩ ｍ类基础油标准。对于润滑油加氢装置 原料的关键指标控制要求见表１。 催化剂中毒。加氢裂化系统主要有两个目的：其一 是脱除硫、氮等杂质，其二是大幅度提高产品的黏度 指数。在实际生产中，决定加氢裂化反应温度的第 一从表１可以看出，润滑油加氢装置对原料有 着严格的控制。黏度将直接决定产品的分布，而 其余指标会对催化剂活性产生严重影响。其中 沥青质是高沸点的稠环大分子，易脱氢结焦生成 要素就是要确保给异构脱蜡／加氢后精制系统提 供氮含量小于２ ｖ．ｇ／ｇ的合格原料，即原料中的氮含 量将直接决定加氢裂化反应温度。过低的加氢裂化 焦炭，导致催化剂快速失活；无机水溶性氯化合 物（ＮａＣ１，ＭｇＣ１：等）会在加氢裂化反应器顶部聚 集形成盐层，导致催化剂床层发生堵塞，此外氯 产品氮含量虽然可以延长异构脱蜡／加氢后精制催化 剂的使用寿命，但是却会缩短加氢裂化催化剂寿命， 故在操作中必须协调好两者问的关系，做到对加氢裂 化产品氮含量的最优控制，一般认为控制在１．０～ ２．０ ｇ／ｇ为最佳。 还会与反应中生成的氨反应生成氯化铵，导致换 热器发生积垢及应力而腐蚀开裂；镍、钒、铁、钠 表１润滑油加氢装置原料控制指标 ■燕日ＰＲＯＣＥＳ￥１Ｎ６ 第４期 曹文磊等．润滑油加氢装置的原料优化与合理利用 ５７ 蜡含量的高低是影响润滑油产品倾点的直接因 为基准，进料前尽量将各性质控制在指标范围以内。 素。异构脱蜡反应的主要目的是通过将直链的蜡异 ３ 润滑油加氢装置实际加工原料与对应产品情况 构化来降低润滑油倾点，因此进料中的蜡含量的高 本套润滑油加氢装置实际生产时所加工的原料 低及润滑油产品的倾点目标决定了异构脱蜡反应温 品种多样，主要是各种不同原油的混油。自２００４年 度。当进料中的蜡含量较高或蜡较重时，需要的异 １２月装置开工以来，上海高桥分公司的润滑油加氢 构脱蜡反应温度较高，但是提高温度会导致选择性 装置加工了１ 蒸馏与３ 蒸馏的减二线、减三线、减 下降，润滑油产率下降，并会缩短催化剂寿命。进料 四线ＶＧＯ，减二线与减三线ＶＧＯ掺蜡下油或含油蜡 中的蜡含量对产品的黏度指数影响较大，蜡含量高 的原料，以及加氢裂化尾油，所加工过的油种包括： 的进料其产品的黏度指数也较高。 杰诺、马西拉、卡宾达、阿曼、汗古、埃斯锡德、凯山 原料中的硫含量高对于加氢裂化催化剂不会有 奇、萨达纳、西考姆巴、尼尔、番禺、塞尔当那、哥伦比 明显的不利影响，但会导致异构脱蜡催化剂和加氢后 亚、苏图森、宾洽马斯、萨里尔、西江、南巴、陆丰、蒙 精制催化剂中的贵金属中毒。控制原料的硫含量主 多、伊重、沙中等２０余种油料，而所加工原料基本都 要是基于设备腐蚀上的考虑，基本控制在０．５％以下。 是这些油种的两种或多种的混油。各原料所对应的 对于实际原料的控制，主要是以表１的控制指标 目的基础油产品见表２。 表２各原料所对应的目的产品 产品质量情况由原料质量与装置操作条件来决 并对操作条件进行适当调节，成功生产出了ＨＶＩ ｌｌＩ 定。从该套装置正常开工以来，生产过的合格加氢 （４）、ＨＶＩ ｍ（６）基础油。这是因为含油蜡或蜡下油 基础油产品有ＨＶＩ ＩＩ（２）、ＨＶＩ １１（４）、ＨＶＩ Ｉ１ （４）、 具有硫含量低且黏度指数高的特点，与ＶＧＯ掺炼， ＨＶＩｌｌＩ（４）、ＨＶＩ １１（６）、ＨＶＩ １１ （６）、ＨＶＩ ｍ（６）以及 可以改善润滑油加氢装置的原料性质，降低原料中 ＨＶＩＩＩ（８）等。 的硫氮等杂质含量，提高黏度指数。 ４润滑油加氢原料的优化 在２００５年１０月以来，进行了多次减三线ＶＧＯ 经过一段时间对装置的运行发现：在加工各线 掺炼含油蜡或蜡下油的工业试验，成功生产出了 ＶＧＯ时，尽管对原料指标进行了严格控制，且对操 ＨＶＩｍ（６）基础油。表３对减三线ＶＧＯ掺炼油与未 作条件进行了很大程度的调整，在损失基础油收率 掺炼油的性质进行了对比。从表３可以看出，在加 的情况下，仍然无法生产达到ＨＶＩ ｍ级别的基础油 工过程中掺人含油蜡后，原料的沥青质含量明显增 产品，在这种情况下，为进一步提高目的基础油产品 加，所以在掺炼含油蜡或蜡下油时，除了考虑原料的 的Ⅵ，在生产实际中，分别在减二线与减三线ＶＧＯ 黏度配比外，还必须控制原料的沥青质等杂质的含 里掺炼含油蜡或蜡下油，以对原料进行进一步优化， 量，尽可能选择沥青质较低的含油蜡或蜡下油。 表３减三线ＶＧＯ掺炼含油蜡与未掺炼油的性质对比 ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ■墨圈 ５８ 润滑油 ２０１２年第２７卷 表４对减三线ＶＧＯ掺炼油与未掺炼油的主要 操作条件和产品性质进行了对比。 表４减三线ＶＧＯ掺炼含油蜡与未掺炼油的主要操作条件和产品性质对比 从表４可以看出，掺炼含油蜡后可以明显提高 通过在减三线ＶＧＯ里掺炼含油蜡或蜡下油后， 重润的Ⅵ，但是降低了基础油产品的总收率。在加 上海高桥分公司几年以来生产出了大量的合格ＨＶＩ 工掺炼油时，已经提升了裂化温度，并从表４可以看 １１（６）产品。而于２００７年３月，通过不断地调整和试 出，温度基本保持在３８０℃左右，而且各对应的重润 验：在减二线原料里掺炼部分蜡下油，为达到黏度指 均具有良好的低温流动性，但是在加入１０％左右的 数和倾点的要求，分别将裂化反应温度与异构反应温 含油蜡时馏出口曾经出现产品倾点卡边甚至不合格 度升至３９３℃与３７９℃，也成功生产出了ＨＶＩＩＩＩ（４）基 的状况，于是在后期降低了含油蜡的加入量，并进一 础油，又一次将润滑油基础油提高了一个档次。 步提高异构脱蜡的温度，得到了合格的ＨＶＩ ＩＩＩ（６） ５ 高桥分公司加氢裂化尾油的合理利用 产品。说明对裂化的进料进行一定优化，可以显著 上海高桥分公司３００ ｋｔ／ａ润滑油加氢装置二期 改变产品的质量。 工程设计采用“头三尾四”流程，二期工程中，每年 在裂化温度基本保持不变的情况下，从表４里的 增加１００ ｋｔ的加氢裂化尾油作为润滑油加氢异构进 数据还可以看出，随着含油蜡的加入，同类产品的密 料。白２００８年５月高桥分公司１４００ ｋｔ／ａ加氢裂化 度与１００℃黏度均呈下降趋势，主要原因是含油蜡的 装置开工正常后，润滑油加氢装置采用ＶＧＯ掺炼加 密度低于ＶＧＯ的密度，同时，因为含油蜡的加入，提 氢裂化尾油、加工纯加氢裂化尾油以及减压分馏加 高了原料的正构烷烃，则在相同的裂化温度下，所对 氢裂化尾油后的塔底油直接进异构脱蜡单元的方法 应产品的链烷烃的比例也增加，所以其对应的折光率 生产出了优质的润滑油加氢基础油并一定程度提高 也下降。也因为此原因，掺入含油蜡后会降低基础油 了基础油的收率。这样不仅结合了上海高桥分公司 产品的收率，同时也会影响产品的分布情况。 ３００ ｋｔ／ａ润滑油加氢装置的“头三尾四”设计特点， ■瘟日ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ 第４期 曹文磊等．润滑油加氢装置的原料优化与合理利用 ５９ 而且解决了第二期催化剂更换后所带来的原料短缺 的问题。 ５．１加氢裂化尾油质量情况 较，具体情况见表５。 从表５可以看出，加氢裂化尾油与润滑油加氢 异构进料相比，主要表现在黏度指数高、黏度偏轻、 氮含量偏高（超过异构脱蜡进料的小于２ ｇ／ｇ氮含 量指标要求），其他指标相差不大。 将２００４年１４００ ｋｔ／ａ加氢裂化装置试生产时的 加氢裂化尾油与润滑油加氢异构原料进行了质量比 表５加氢裂化尾油与润滑油加氢异构原料的质量比较 项 目 加氢 化尾油 ｊＱＷＹ ０４１ｌＯ０２Ｙ ——润滑油 氢异构原料 ０４１２００１ＹＪＳＹＧ ０４１２００１Ｙ—— 项 目 加氢裂化尾油 ＪＱＷＹ—－０４１ｌＯ０２Ｙ 润滑油加氢异构原料 ＪＳＹＧ—－０４１２００１Ｙ ０．１２ ＜１．０ ０．２ ０．１ 运动黏度（１００％）／ｍｍ０・ｓ～ 黏度指数 凝点／℃ 残炭，％密度／ｇ・ｅｍ～３．４１８ １２９ ３３ ０．００６ ０．８２５３ ４．１７４ １２３ ３７ ０．００４ ０．８４４６ 铜含量／ ｇ・ｇ 镁含量／Ｉｘｇ・ｇ 镍含量／ｌ，ｚｇ・ｇ 钒含量／ｌａ，ｇ・ｇ。 馏程／℃ ＜０．１ ＜０．１ ＜０．５ ＜０．０５ 色度／号 硫含量，％氮含量，％＜０．５ ０．００００１０ ０．０００５２６ ＜０．５ ０．０００５７９ ０．００００９０ ＩＢＰ ５％ １０％ ２７４ ３７３ ３７８ ２６７ ３６８ ３９３ 钠含量／ ｇ・ｇ 铁含量／Ｉｘｇ・ｇ 钙含量／ ｇ－ｇ ＜１．０ ＜０．１ ＜１．０ ＜１．０ ０．１９ ＜１．０ ５０％９０％９５％４０３ ４５２ ４７０ ４０９ ４２６ ４５９ ５．２加氢裂化尾油实际利用情况 裂化尾油生产标定，对掺炼前后的操作条件、产品性 ２００８年，润滑油加氢装置进行了多次掺炼加氢 质和产品收率进行了比较，见表６。 表６掺炼加氢裂化尾油前后生产情况对比