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国外类润滑油基础油生产工艺路线概述
国外-类润滑油基础油生产工艺路线概述-
文章编号:
100223119（20040420010207国外Ⅱ/Ⅲ类润滑油基础油生产工艺路线概述
安军信1,刘霞2
（1.中国石油润滑油研究开发中心,甘肃兰州730060;2.中国石油大连润滑油厂,辽宁大连116032
摘要:
以Chevron、ExxonMobil、Shell等公司的加氢处理、加氢裂化、催化脱蜡和异构脱蜡等加氢技术为基础,介绍
了国外生产Ⅱ/Ⅲ类润滑油基础油的全加氢型工艺路线和加氢与传统结合的组合工艺路线。
通过对SK公司炼
厂、Richmond炼厂、Excel公司炼厂、Jurong炼厂、Baytown炼厂、Star公司炼厂和石油三菱公司等Ⅱ/Ⅲ类润
滑油基础油生产工艺路线的调查,得出的结论认为:
Chevron公司的加氢裂化和异构脱蜡技术将是今后润滑油加
氢的主力技术;出于成本的考虑,对现有装置进行改造,采用传统与加氢组合的工艺技术也将会得到快速发展。
关键词:
润滑油;加氢技术;基础油;生产工艺;概述
中图分类号:
TE624.47 文献标识码:
A
前言
近年来,随着润滑油使用条件的不断苛刻,润滑油工业面临着经济效益和环保法规的严重挑战,迫切需要生产出具有良好氧化安定性、高粘度指数和低挥发性的优质基础油。
目前,北美Ⅱ类及Ⅱ类以上基础油的生产能力已经超过基础油总能力的50%,其中Ⅲ类基础油的生产能力已经达到37万t/a[1];欧洲Ⅲ类基础油的需求量大约为30~40万t/a,预计今后10年其需求将占欧洲基础油市场的1/3[2];2000年,亚太地区Ⅱ、Ⅲ类基础油生产能力已经占基础油总能力的17%,预计2004年Ⅱ、Ⅲ类基础油生产能力将占到27%[3]。
目前国外Ⅱ/Ⅲ类基础油生产工艺有加氢处理、加氢裂化、催化脱蜡和异构脱蜡等,纵观其工艺路线基本上可以分为两大类:
全加氢型工艺路线和加氢与传统工艺的组合路线。
下面对国外Ⅱ/Ⅲ类基础油生产工艺路线概述如下。
1 生产Ⅱ/Ⅲ类基础油的全加氢型工艺流程
1.1 燃料型加氢裂化-异构脱蜡或催化脱蜡-加氢后精制
韩国SK公司（原名Yukong开发了一种用加氢裂化尾油生产高质量超高粘度指数基础油的工艺技术。
第一套工业装置由Raytheon建筑工程公司设计,于1995年10月在SK公司的Ulsan炼厂投产,命名为YUBASE的基础油生产能力为17.5万t/a。
该装置的工艺流程见图1[4]。
SK公司的UCO润滑油生产工艺是用加氢裂化尾油（被称作UCO,即未转化油生产VHVI基础油的专利技术。
该技术的独到之处是加氢裂化尾油的循环利用以及燃料加氢裂化和润滑油加工过程的有机结合,这样对燃料和润滑油的生产都非常经济。
该公司燃料型加氢裂化装置采用的原料为科威特原油减压馏分油,加氢裂化采用UOP技术,催化剂为HCK和HC-22。
UCO润滑油生产过程首次采用了对加氢裂化尾油的催化脱蜡技术。
下游的催化脱蜡技术原来采用的是Mobil公司的MLDW过程。
为了提高脱蜡油收率和质量,1997年6月开始采用了Chevron异构脱蜡（ICR-408催化剂。
UCO工艺生产的基础油有3个粘度级别、2个质量水平,粘度指数为110~135（见表1。
采用UCO工艺生产的基础油有如下优势:
高粘度指数、低挥发性、良好的氧化安定性、低芳烃和低杂原子含量。
1.2 润滑油型加氢裂化-异构脱蜡-加氢后处理
（1采用全加氢工艺流程的Richmond炼厂装置
Chevron公司的IDW（异构脱蜡或异构降凝过程得到的润滑油收率高、粘度指数高,所得副产物中绝大多数是质量优良的中间馏分油。
1993年,其在的Richmond炼厂将异构脱蜡工艺应用于全加氢型加工流程,以减压馏分油为原料,生产100N、240N、500N基础油,其加工流程为减压馏分油-加氢处理或加氢裂化-常减压蒸馏-异构降凝（或异构脱蜡-加氢补充精制-常减压蒸馏-基础油,见
收稿日期:
2003-11-25。
简介:
安军信（1966-,男,工程师,1990年毕业于西安外国语学院俄语系俄语专业,主要从事技术经济信息研究工作,已公开发表论文数篇。
2004年8月Aug.2004
润 滑 油
LubricatingOil
第19卷第4期
Vol.19,No.4
图1 韩国SK公司UCO润滑油加氢装置流程图
图2。
该炼厂典型的原料和基础油性质见表2和表3。
100℃3.14.26.0
粘度指数115126133
闪点/℃196220234
倾点/℃-24-15-15
动力粘度/mPa・s-20℃<500<5001230
-25℃<5007702220
总酸值/mgKOH・g-1<0.03<0.03<0.03
硫含量/μg・g-1<10<10<10
氮含量/μg・g-1<1<1<1
烃组成1,%
氧化性能
RBOT2/min440480520
注:
1ASTMD2549和ASTMD2786;
2含有0.3%酚型抗氧剂（二叔丁基酚润滑油的ASTMD
2272氧化寿命。
表2 Richmond炼厂原料VGO的性质
项 目轻质VGO重质VGO
硫含量,%1.21.3
氮含量/μg・g-112002050
倾点/℃3041
续表
项 目轻质VGO重质VGO
脱蜡油
粘度指数32
18
图2 Richmond炼厂全加氢型（异构降凝流程
表3 Richmond炼油厂基础油性质
项 目100N240N500N
运动粘度/mm2・s-1
粘度指数9798104
色度/号<0.5<0.5<0.5
倾点/℃-12-12-12
挥发度,%18
闪点（开口/℃202027266
芳烃含量（n-d-m法,%<1<1<1
（2Excel公司查理湖润滑油厂的异构脱蜡装置
这套装置的生产流程见图3,1996年投产,以润滑油加氢裂化装置（UOP设计的尾油为原料,通过异构脱蜡/加氢后精制生产Ⅱ类基础油。
异构脱蜡用Chevron公司的第一代催化剂,加氢后精制用
11
第4期 安军信等.国外Ⅱ/Ⅲ类润滑油基础油生产工艺路线概述
Chevron公司的第二代催化剂。
主要工艺条件、产
品收率和性质见表4
。
图3 查理湖润滑油厂异构脱蜡装置馏程
表4 查理湖润滑油厂异构脱蜡装置的
操作条件和产品收率
项目
轻中性油重中性油
中试装置工业装置中试装置工业装置
操作条件 压力
高压
高压
高压
高压
异构脱蜡温度/℃349341352352 加氢后精制温度/℃244235246236基础油收率,%74
74
81
83
基础油性质 倾点/℃
-15-15-18-12 运动粘度（100℃/mm2・s-1
21.121.112.312.2 粘度指数
101
101
95
96
（3新加坡Jurong炼厂的MSDW工业装置
1997年Mobil公司在新加坡的Jurong炼厂建
成了世界上第一套MSDW工业化生产装置,其工
艺流程见图4[5]。
该装置与润滑油加氢装置联合,利用重减压瓦斯油为原料,通过润滑型加氢裂化,除
去其中的杂质和硫、氮等化合物,并使部分多环、低
粘度指数化合物选择性加氢裂化生成少环长侧链高粘度指数化合物,经汽提和蒸馏除去轻质燃料油馏分,含蜡的润滑油馏分进入异构脱蜡装置,生成物串联通过二段加氢后精制反应器,使生成油进一步加氢稳定化,最后再经过汽提和蒸馏,除去轻质油部分,获得粘度指数为95的脱蜡基础油。
该装置起初采用的是MSDW-1催化剂,于2000年换用MSDW-2催化剂。
当采用原料是加氢裂化的大于343℃尾油以及催化剂为MSDW-1的条件下,装置的操作条件和加氢基础油的典型性质分别见表5和表6。
表5 新加坡Jurong炼厂加氢裂化-异构脱蜡的操作条件
项 目
加氢裂化
异构脱蜡
操作条件 压力/MPa
10.0~17.010.0~17.0
温度/℃380~390315 空速/h-11.00.5~1.0
转化率,%25
基础油收率,%
90表6 Jurong炼厂加氢基础油典型性质
项 目
J150
J500
Ⅱ类
Ⅲ类
Ⅱ类
运动粘度/mm2・s-1 40℃
3035.495100℃
5.4
6.210.8粘度指数
11512497倾点/℃
-18
-24-15挥发性（Noack法,%最大15
73总芳烃,%
<2
<2
<
2
图4 Jurong炼厂MSDW工艺流程
2
1 润 滑 油 2004年第19卷
2 传统技术与加氢结合生产Ⅱ/Ⅲ类基础油的组合
工艺2.1 溶剂抽提-加氢处理-溶剂脱蜡
（1Shell公司的润滑油混合加氢处理（Hybrid工艺
该工艺的流程（见图5为:
轻质馏分油只经溶剂抽提（精制深度与常规炼油厂相近,不经过加氢处理;重质馏分油先经缓和溶剂抽提后,再经缓和加氢处理（加氢抽提工艺;脱沥青油可不经过溶剂抽提而直接进行加氢处理。
加氢抽提工艺使Shell混合工艺具有以下突出优点:
缓和溶剂抽提可在高收率及高选择性条件下,
将一些加氢处理难于溶解的化合物除掉,后续加氢处理装置操作条件比一般加氢处理工艺条件缓和。
由于加氢和抽提两种工艺的协同作用,组合工艺对原料的选择有较大的灵活性,可以处理不宜单独用于溶剂精制及加氢处理的原料。
只要根据原料质量,恰当选定溶剂抽提深度,就可以得到组成相当稳定的加氢处理进料油。
采用组合工艺,增加一套加氢处理装置,不但能使润滑油厂的生产能力提高,而且也能使润滑油收率提高,同时可以使基础油的生产成本降低到溶剂精制所不能达到的水平。
Shell公司组合工艺基础油的典型性质见表7
。
图5 Shell组合工艺加工流程
表7 Shell公司组合工艺生产的基础油典型性质
项 目125N
溶剂精制工艺
溶剂精制与加氢处理组合工艺
250N
溶剂精制工艺
溶剂精制与加氢处理组合工艺
500N
溶剂精制工艺
溶剂精制与加氢处理组合工艺
结构族组成,% CA445454 CN272728302629 CP
1.0
1.0
1.0
<1.0
2.0
<2.0
（2ExxonMobil公司提余油加氢转化（RHC与
溶剂脱蜡组合工艺技术
提余油加氢转化过程（RHC是由ExxonMobil公司开发的技术,它与溶剂脱蜡组合（流程见图6能有效地将Ⅰ类基础油转化为Ⅱ类基础油,并同时维持基础油和蜡的生产[6]。
第一套工业装置于
1999年底在德克萨斯州Baytown炼油厂投产,生产
出粘度指数为110~115、粘度为6.0mm2/s和4.5mm2/s的两种基础油,挥发性低,用原有的添加剂调配出的发动机油,性能很好。
用这种新工艺生产的基础油（典型性质见表8,饱和烃大于90%,含硫量小于300μg/g,完全满足APIⅡ类基础油的规格
3
1第4期 安军信等.国外Ⅱ/Ⅲ类润滑油基础油生产工艺路线概述
要求。
表8 RHC组合工艺典型的产品性质
项 目
EHC45基础油
EHC60基础油
项 目
EHC45基础油
EHC60基础油
粘度指数
116114倾点/℃
-18-18粘度（100℃/mm2・s-1
4.5
5.9饱和烃（HPLC,%
98
97
挥发性（Noack法,%
14
8
注:
EHC为“ExxonHydro-Converted”的缩写,意思是Exxon加氢转化基础油。
图6 RHC与溶剂脱蜡组合工艺流程
2
.2 溶剂抽提-加氢处理-异构脱蜡-加氢后处
理
采用这种路线的目前有两套装置,国内大庆异构脱蜡采用的就是此工艺路线。
下面介绍新星（Star石油公司约瑟港炼油厂的异构脱蜡装置。
这套装置的生产流程如图7。
1998年投产,以
阿拉伯轻原油的VGO为原料,通过溶剂抽提提余油的加氢处理-异构脱蜡/加氢后精制,生产Ⅱ类和
Ⅲ类基础油,副产气体、石脑油、喷气燃料和柴油。
异构脱蜡用Chevron第二代催化剂,加氢精制用Chevron第三代催化剂。
主要工艺条件见表9。
图7 约瑟港炼油厂异构脱蜡装置工艺流程
为提高提余油的收率和降低粘度指数,降低了
溶剂抽提的苛刻度。
加氢处理-异构脱蜡产品的粘度指数保持和原Ⅰ类基础油一样。
加氢后精制降低芳烃含量,使最终产品性质符合Ⅱ类基础油的规格要求。
采用异构脱蜡以后,基础油收率达到65%,比原来采用的溶剂脱蜡提高了15%~25%。
表9 约瑟港炼油厂异构脱蜡装置主要工艺条件
项 目加氢处理
异构脱蜡
加氢后精制
液时空速/h-10.80.80.8压力/MPa
8.5
7.8
7.8
4
1 润 滑 油 2004年第19卷
第4期安军信等.国外ⅡⅢ/类润滑油基础油生产工艺路线概述152.3燃料型加氢裂化-溶剂精制-溶剂脱蜡-加氢后精制三菱石油公司将加氢裂化装置与传统润滑油精制装置工艺相结合,生产低,中等粘度的超高粘度指数润滑油基础油.该工艺的技术路线为:
燃料型加氢裂化-溶剂精制-溶剂脱蜡-加氢后精制.加氢裂化反应器进料为重减压瓦斯油（HVGO,并向其中加入软蜡.研究发现加入低粘度软蜡适于生产低粘度级别的超高粘度指数基础油,而加入中等粘度软蜡则适于生产中粘度级别的超高粘度指数的基础油.两种粘度级别的超高粘度指数润滑油基础油的典型性质和聚α-烯烃的对比见表10.表10三菱石油公司两种粘度级别基础油的典型性质超高粘度指数基础油项目低粘度运动粘度（100℃/mm2·-1s4.00133-1513.8聚α-烯烃低粘度3.90123-7314.9中粘度6.83140-154.5中粘度5.9135-685.8粘度指数倾点/℃挥发性（Noack法,%UV稳定性优优优优优优优优氧化安定性（RBOT&TOST2.4加氢裂化/加氢处理-加氢异构化/加氢后精润滑油料.UHVI工艺的产品与老三套生产的低粘度指数基础油调合后得到需要的基础油.UHVI工艺典型操作压力为12.0～19.0MPa,温度为320～390℃,氢耗约占进料的1%.主要反应为异构化而制-溶剂脱蜡（1Exxon公司以软蜡为原料的加氢处理-加氢异构化-加氢后精制-溶剂脱蜡工艺技术Exxon公司在20世纪90年代开发了一种以软不是裂化,蜡的总转化率为80%～90%.蜡为原料生产Ⅲ类基础油的技术.原料软蜡先进行（脱硫和脱氮,再进行加氢异构化（把正构加氢处理石蜡转化为异构烷烃,再进行加氢后精制,脱除残留的芳烃和烯烃,提高热氧化安定性和光安定性,最后对经过3次加氢的生成油进行蒸馏,得到重组分,然后对重组分进行溶剂脱蜡,结果得到符合要求的VHVI基础油,其质量与聚α-烯烃相当.采用这种技术的工业装置于1993年在Esso公司的英国Fawley炼厂投产.典型的操作条件为:
反应温度260～454℃,反应压力1.4～17.5MPa,空速0.15～5.0h-1,氢油体积比88～1760.由于这种技术的工艺流程较长,工序较多,生产成本较高,所以没有推广应用.（2Shell公司以软蜡为原料的UHVI工艺技术Shell公司早在20世纪70年代末就在法国小图8Shell公司UHVI生产工艺流程3结束语从调查的情况看,尽管国外生产ⅡⅢ/类润滑油基础油,特别是生产Ⅲ类基础油的技术路线有所不同,有以软蜡或合成蜡为原料,经过加氢裂化-加氢异构化/加氢后精制-溶剂脱蜡生产的;也有以溶剂精制油为原料,经过加氢转化/加氢后精制-溶剂脱蜡生产的;但绝大多数都是通过减压蜡油加氢裂化-异构脱蜡/加氢后精制或溶剂精制油加氢处理-库隆（PetiteCouronne炼厂,后来又在澳大利亚的杰隆（Geelong炼厂建成了以软蜡（SlackWax为原料,通过加氢裂化-加氢异构化/加氢后精制-溶剂脱蜡生产粘度指数为145的超高粘度指数（UHVI基础油装置并投入工业生产.UHVI工艺以含油蜡为原料,工艺流程见图8,异构脱蜡/加氢后精制生产的,用的最多的是Chevron公司的成套技术.据报道,用Chevron公司生产润滑油基础油的加氢裂化技术,基础油收率比通过加氢异构化可生产粘度指数高达145～150的
润滑油2004年第19卷16用其它公司的技术高10%左右,所以目前工业上80%都是采用这种技术.Chevron公司的异构脱蜡/加氢后精制技术不仅工业应用最早,而且也最成熟,所以目前工业上90%都采用这种技术.因此,Chevron公司的加氢裂化和异构脱蜡技术将是今后润滑油加氢的主导技术.另外,由于传统的老三套润滑油生产工艺在国外仍占主导地位,出于成本的考虑,对现有装置进行改造,采用传统与加氢组合的工艺技术也将会得到快速发展.参考文献:
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14～16.[2]Mattilehmus,HenrikGHolmqist.Top-tierBaseOilcantWorld,2000,10（11:
25～26.ANOVERVIEWOFGROUPⅡⅢLUBEBASE/OILSTECHNOLOGYABROADANJun-xin1,LIUXia2（1.PetroChinaLubricatingOilR&DInstitute,Lanzhou730060,China;2.PetroChinaDalianBlendingPlant,Dalian116032,ChinaAbstract:
Basedonthehydrotreating,hydrocracking,catalyticdewaxingandisodewaxingtechnologiesfromChevron,ExxonMobilandShellcompanies,theallhydro-processingroutesandintegratedprocessingap2inrefineries,suchasSK,Richmond,Excel,Jurong,Baytown,Starandsoonarealsoinvestigated.TheresultsshowthatChevron'ICRandIDWtechnologieswillplayaleadingroleinthehydro-technologyoflubebases-technologywillalsotakeagreatprogressinresultofproductioncost.oil;therevampingofexistingunitsandtheapplicationofintegratedapproachoftraditionaltechnologyandhydroproachesofgroupⅡⅢlubebaseoilsabroadareintroduced.TheprocessingroutesofgroupⅡⅢlubebaseoils//KeyWords:
lubeoil;hydrogenationtechnology;baseoil;productiontechnic;overviewLubrizol公司宣布完成对Noveon公司收购Lubrizol公司宣布其完成对资产18.4亿美元的Noveon国际的收购工作.此举措有助于Lubrizol在运输及工业润滑添加剂方面的发展,同时对扩展Lubrizol公司的产品和技术有一定帮助.Noveon是在Cleveland基础上发展起来的,主要生产系列特殊化学制品,尽管也生产烷基二苯胺抗氧剂用于润滑油,橡胶和塑料行业,但大多业务与润滑行业无关.这样,Lubrizol公司就被分成两部分,Lubrizol添加剂公司和Noveon公司.Lubrizol添加剂公司主要经营发动机油添加剂,动力传动液,工业流体,燃料,乳化液等,Noveon主要经营个别的添加剂,油漆等.[3]RogerCherry.BaseOilintheAsiaPasific[J].Hydrocar2bonEngineering,2001,6（1:
51～53.[4]WSMoon,YRYoon,YMPark.VHVIBaseOilsfromHydrocrackerBottoms[EB/OL].:
//yubase.com/eng/user/product/aticles03-01.asp.[5]RGWuest,RJAnthes,RTHanlon,etal.ImprovmentsinExxonMobil'All-catalyticIsomerizationDewexingsbricantWorld,2000,10（2:
13～15.[6]E（JayGallagherJr,IanACody.ExxonRaffinateHydro2ConversionTechnology.NPRA[C].1999.21.TechnologyarePromptingUpgradesinSigapore[J].Lu2TrendsReflectEuropeanEngineOilDeman
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