潤滑油加氫處理的工藝特點
這里討論的潤滑油加氫處理的工藝特點,在很大程度上是相對于溶劑精制工藝而言的。由于加氫處理生產潤滑油時,要使多環芳烴加氫并裂化,所以加氫溫度及壓力都很高,氫油比較大,空速較小。經過加氫處理得到的潤滑油基礎油收率高、質量好,性能與合成油接近,但價格僅為合成油的1/3~1/2,副產品質量好,工藝靈活性大,但基礎油存在光安定性劣化的問題。具體特點如下:
(1)基礎油的收率高
加氫處理工藝將原料油中的非理想組分轉化為理想組分,因此相同油料生產黏度指數相同的基礎油時,加氫處理基礎油的收率明顯高于溶劑精制基礎油。研究表明,這兩種工藝的基礎油收率差值還將隨原料的黏度指數降低而擴大。
(2)基礎油的質量好
基礎油的質量主要表現在以下幾個方面:
①較高的黏度指數
如前所述,加工相同油料,在收率相同時,加氫處理基礎油的黏度指數高于溶劑精制基礎油;不僅如此,加氫處理工藝還能生產出特高黏度指數基礎油(黏度指數大于120)。這種特高黏度指數基礎油所具有的黏度指數、低溫黏度及揮發度等與同一黏度等級的聚α-烯烴(PAO)合成基礎油很相似,但成本較低,是用來調配低黏度多級油的適宜基礎油。
加氫處理基礎油由于有較高的黏度指數,在調配多級油時,可少用黏度指數改進劑。這樣,不但可以大大地降低所調油成本,而且有利于提高發動機油的性能。因為在發動機運轉期間,聚合物黏度指數改進劑受到熱剪切或氧化剪切的作用,會使剪切安定性降低,瞬時剪切黏度損失增大,并且還會生成發動機沉積物的前身物而導致沉積物的生成,從而使軸承在高溫下出現故障。因而由于黏度指數改進劑用量較少,由高黏度指數加氫處理油調配的多級油將具有較好的抗機械剪切性能。

②較低的揮發度
基礎油的揮發度是影響發動機油耗的主要因素。加氫處理工藝能明顯地改善基礎油揮發度(尤其是高溫揮發度)。加氫處理和溶劑精制工藝所得基礎油的揮發度差異是和其沸點及分子量的差異有一致性的。實驗表明:在相同黏度時,加氫處理油的沸點高于溶劑精制油;
而在同級多級油基礎油中,加氫處理基礎油的分子量高于溶劑精制基礎油。
③對添加劑具有較好的感受性
加氫處理基礎油對抗氧劑的感受性特別好。氣輪機氧化安定性實驗的結果表明,達到總酸值2.0mgKOH/g所需氧化時間,加氫處理基礎油很容易就達到≥4000h,而溶劑精制基礎油一般只能達到2000~3000h。
(3)副產品的質量好
用加氫處理工藝生產基礎油的同時,還得到一些低沸點產品,例如氣態烴、石腦油和中間餾分油,其中主要的是噴氣燃料和中間餾分油,而不是石腦油,這是由該工藝過程所用催化劑類型特點所決定的。
副產燃料由于經歷脫硫、異構化等反應,其硫含量很低,可用作優質的低硫、低凝燃料,其烴類組成決定于進料油的質量。其中汽油餾分富含環烷烴,芳烴潛含量高,是優質的重整原料;煤油餾分芳烴含量很低,煙點很高,可用作燈用煤油及優質低冰點噴氣燃料;柴油餾分是低硫、低凝柴油。而溶劑精制工藝的副產品卻是價值較低的重芳烴抽出油。
(4)工藝的靈活性高
加氫處理工藝對原料的適應性較好,受原料質量的限制較小。加氫處理工藝可以加工黏度更高、瀝青質含量較高的脫瀝青油,生產合格的光亮油料。這意味著脫瀝青油收率可提高和溶劑比可降低,同時潤滑油收率高。
加氫處理工藝還可以從低質量的高芳烴、高硫、高殘炭原料油生產黏度指數很高的基礎油。
(5)基礎油的光安定性較差
加氫處理油對日光、紫外光非常敏感,在氧存在下經日光照射,油品顏色容易變深,并產生沉淀。即光安定性不很理想,不如溶劑精制油,其原因有以下幾方面:
①加氫處理潤滑油經深度加氫,油品中硫、氮含量極低,芳烴含量也不高,即天然抗氧劑幾乎全部被除去。
②加氫處理潤滑油的組成中,大部分為飽和烴,所以對氧化產物的溶解能力很低,氧化產物容易沉淀析出。
③加氫處理潤滑油中含有部分飽和的多環芳烴,這類物質非常不穩定,在日光或紫外光的作用下,會導致油品顏色變深甚至產生沉淀。
這些原因中,加氫處理過程生成的部分飽和芳烴,是導致加氫處理潤滑油光安定性不好的最重要原因。為了改進加氫處理潤滑油的光安定性,常將上述加氫處理的潤滑油在高壓、低溫下進一步加氫以除去油品中部分飽和的多環芳烴,使飽和多環芳烴中的環烷-芳烴環進一步加氫飽和生成對光安定性好的環烷環。這就是潤滑油兩段加氫處理工藝。在文獻中也常將第二段加氫處理即加氫后處理稱為加氫補充精制,但它與常規的加氫補充精制不同,需要在高壓(常在20MPa以上)及較低溫度(約300℃)下進行,并且因為不安定組分含量較小,氫耗量也較低(約18~36m3/m3)。另一種做法是對加氫處理裝置進料先進行溶劑抽提,以降低進料中的氮化物及稠環芳烴含量。由于改善了加氫處理進料的質量,因而加氫處理可在較緩和的中等壓力下進行,這樣不但產品收率高,而且光安定性也比較好。另外,由于充分利用了煉油廠現有的溶劑精制裝置,因而建設費用也低,我國某些煉油廠已采用此工藝由中間基原油生產IAH基礎油 以及由環烷基原油生產低芳烴工藝用油。
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