国外类润滑油基础油生产工艺路线概述.docx

1、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/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/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、J urong炼厂、Baytown炼厂、Star

2、公司炼厂和 石油三菱公司等/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,北美类及类以上基础油的生产能力已经超过基础油总能力的50%,其中类基础油的生产能力已经达到37万t/ a1;欧洲类

3、基础油的需求量大约为3040万t/ a,预计今后10年其需求将占欧洲基础油市场的1/ 32;2000年,亚太地区、类基础油生产能力已经占基础油总能力的17%,预计2004年、类基础油生产能力将占到27%3。目前国外/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/类基础油生产工艺路线概述如下。1生产/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Ray

4、theon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14。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V HV I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HC K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

5、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110135(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

6、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Lubricating Oil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 3.1 4.2 6.0粘度指数115126133闪点/196220

7、234倾点/-24-15-15动力粘度/mPas-205005001230-255007702220总酸值/mg KOHg-10.030.030.03硫含量/gg-1101010氮含量/gg-1111烃组成1,%氧化性能RBO T2/min440480520注:1ASTM D2549和ASTM D2786;2含有0.3%酚型抗氧剂(二叔丁基酚润滑油的ASTM D2272氧化寿命。表2Richmond炼厂原料VG O的性质项目轻质V GO重质V GO硫含量,% 1.2 1.3氮含量/gg-112002050倾点/3041续表项目轻质V GO重质V GO脱蜡油粘度指数32 18图2Richmond

8、炼厂全加氢型(异构降凝流程表3Richmond炼油厂基础油性质项目100N240N500N运动粘度/mm2s-1粘度指数9798104色度/号0.50.50.5倾点/-12-12-12挥发度,%18闪点(开口/2020 27266芳烃含量(n-d-m法,%111(2 Excel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/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、

9、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,%74748183基础油性质倾点/-15-15-18-12运动粘度(100/mm 2s -121.121.112.312.2粘度指数1011019596(3新加坡J urong 炼厂的MSDW 工业装置1997年Mobil 公司在新加坡的J urong 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

10、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Ju

11、rong 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/MPa10.017.010.017.0温度/380390315空速/h -1 1.00.51.0转化率,%25基础油收率,%90表6Jurong 炼厂加氢基础油典型性质项目J150J500类类类运动粘度/mm 2s -1403035.4951005.46.210.8粘度指数11512497倾点/-18-24-15挥发性(Noack 法,%最大1573总芳烃,%22 2图4Jurong 炼厂MSDW 工艺流程21润滑油2004年第19卷2传统技术与加氢结合生产/类基础油的组合工艺2.1溶剂抽提-加氢处理-溶剂脱蜡(1Sh

12、ell 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

13、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5Shell 组合工艺加工流程表7Shell 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,%C A 445454C N 272728302629C P1.01.01.01.02.02.0(2ExxonMobil 公司提余油加氢转化

14、(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能有效地将类基础油转化为类基础油,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110115、粘度为6.0mm 2/s 和4.5mm 2/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300g/g ,完全满足API 类基础油的规格31第4期安军信等.国外/类润滑油基础油生产工艺路线概述要求。表8RH C 组

15、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/mm 2s -14.55.9饱和烃(HPLC ,%9897挥发性(Noack 法,%148注:EHC 为“Exxon Hydro -Converted ”的缩写,意思是Exxon 加氢转化基础油。图6RH C 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

16、阿拉伯轻原油的V G O 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,生产类和类基础油,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

17、液时空速/h -10.80.80.8压力/MPa8.57.87.841润滑油2004年第19卷第 4 期 安军信等 . 国外 / 类润滑油基础油生产工艺路线概述 15 2. 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 ( HV GO , 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

18、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- 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 - 1 s 4. 00 133 - 15 13. 8 聚- 烯烃 低粘度 3. 90 123 - 73 14. 9 中粘度 6. 83 140 - 15 4. 5 中粘度 5. 9 135 - 68 5. 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 ( RBO T &T

19、OST 2. 4 加氢裂化/ 加氢处理 - 加氢异构化/ 加氢后精 润滑油料 .U HV I 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 .U HV I 工 艺典型操作压力为 12. 019. 0 M Pa ,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 ( 1 Exxon 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 类基础油的技术 .原料软蜡先进行 ( 脱硫和脱氮 ,

20、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 V HV I 基础油 , 其质量与聚 - 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 260454 ,反应压力 1. 4 17. 5 M Pa , 空速 0. 15 5. 0 h - 1 , 氢油体积比 88 1760 .由于这种技术 的工艺流程较长 ,

21、工序较多 , 生产成本较高 , 所以没 有推广应用 . ( 2 Shell 公司以软蜡为原料的 U HV I 工艺技术 Shell 公司早在 20 世纪 70 年代末就在法国小 图8 Shell 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 / 类润滑油 基础油 ,特别是生产 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

22、- 库隆 ( Petite Couronne 炼厂 , 后来又在澳大利亚的 杰隆 ( Geelong 炼厂建成了以软蜡 ( Slack Wax 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 ( U HV I 基础油装置并投入工业生产 . U HV I 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

23、 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 : 1 Joe Rousmaniere. Group Base O

24、il Decline in Nort h AmericaJ . Lubricant World , 2000 ,10 ( 11 :1416. 2 Matti lehmus , Henrik G Holmqist . Top - tier Base Oil cant World , 2000 ,10 ( 11 :2526. AN OVERVIEW OF GROUP L UBE BASE / OILS TECHNOLOGY ABROAD AN J un - xin1 ,L IU Xia2 ( 1 . Pet roChi na L ubricati ng Oil R & D Instit ute ,

25、 L anz hou 730060 , Chi na ; 2 . Pet roChi na Dalian B lendi ng Plant , Dalian 116032 , Chi na Abstract : Based on t he hydrot reating , hydrocracking ,catalytic dewaxing and isodewaxing technologies f rom Chevron , ExxonMobil and Shell companies ,t he all hydro - processing routes and integrated pr

26、ocessing ap2 in refineries , such as S K , Richmond , Excel ,J urong ,Baytown , Star and so on are also investigated. The result s show t hat Chevron ICR and IDW technologies will play a leading role in t he hydro - technology of lube base s - technology will also take a great progress in result of

27、production cost . oil ; t he revamping of existing unit s and t he application of integrated approach of t raditional technology and hydro proaches of group lube base oils abroad are int roduced. The processing routes of group lube base oils / / Key Words : lube oil ; hydrogenation technology; base

28、oil ; production technic ; overvie w Lubrizol 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 , Lub

29、rizol 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 Roger Cherry. Base Oil in t he Asia Pasific J . Hydrocar2 bon Engineering , 2001 ,6 ( 1 :5153. 4 W S Moon , Y R Yoon , Y M Park. V HV I Base Oils from Hydrocracker Bottoms EB/ OL . :/ / yubase

30、. com/ eng/ user/ product/ aticles03- 01. asp . 5 R G Wuest , R J Ant hes , R T Hanlon ,et al. Improvments in Exxon Mobil All - catalytic Isomerization Dewexing s bricant World ,2000 ,10 ( 2 :1315. 6 E (Jay Gallagher J r , Ian A Cody. Exxon Raffinate Hydro2 Conversion Technology. N PRA C . 1999. 21. Technology are Prompting Upgrades in Sigapore J . Lu2 Trends Reflect European Engine Oil Deman