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異構脫蠟催化劑及工藝條件對潤滑油基礎油黏度指數的影響

放大字體  縮小字體 發布日期:2018-03-08  來源:中國潤滑油招商網  瀏覽次數:1296

  催化劑石油煉制與化工異構脫蠟催化劑及工藝條件對潤滑油基礎油黏度指數的影響孟祥彬胡勝2,孫發民高善彬1(1.中國石油天然氣股份有限公司大慶化工研究中心,黑龍江大慶163714;2.中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院)化劑,并配套使用某工業加氫預精制和補充精制催化劑,進行加氫預精制-異構脫蠟-補充精制試驗,考察加氫預精制過程及異構脫蠟催化劑和工藝條件對潤滑油基礎油黏度指數的影響。試驗結果和工業裝置運行數據表明:通過對異構脫蠟催化劑的改進,催化劑中B酸含量增高;B酸含量、加氫精制溫度、異構脫蠟溫度的升高,均可提高催化劑的開環活性,進而提高產品黏度指數;與上一代異構脫蠟催化劑PIC-802相比,PIC-812催化劑的活性提高,在工業裝置上加工大慶650SN糠醛精制油和200SN淺度脫蠟油時,反應溫度分別降低2°C和26°C,基礎油收率均提高4百分點,黏度指數均提高4個單位。

  基礎油的黏度指數及低溫流動性是影響潤滑油性能的重要指標,這兩項指標是由油品中的烴類分子結構決定的,鏈狀烷烴的黏度指數高、傾點高,環狀烴類的黏度指數和傾點都比鏈烷烴的低,環數增多時,則黏度指數和傾點都會顯著降低。

  當分子中環數相同時,其側鏈越長則黏度指數越高、傾點越高,如果側鏈上有分支會使黏度指數和傾點都下降。芳烴飽和、環烷烴開環等反應是提高油品黏度指數最主要的反應。

  潤滑油基礎油加工工藝采用加氫預精制(HDR)-異構脫蠟(HDI)-補充精制(HDF)三段加氫工藝。加氫預精制是異構脫蠟反應的預處理反應,目的是將反應物中的有機硫和有機氮等雜質脫除,防止貴金屬/分子篩型異構脫蠟催化劑中毒失活,常用的加氫預精制催化劑為Ni-Mo/AU3雙功能催化劑。補充精制是將異構脫蠟反應后殘留的不飽和烴加氫飽和以提高產品的穩定性,常用的催化劑為Pt/Si2-Al23雙功能催化劑。Santikunaporn等發現環烷烴可以通過加氫過程而發生碳數沒有減少的環狀烴開環反應,即選擇性開環(SRO)反應。Mevicker等指出金屬催化可以實現SRO,不含金屬的酸性催化劑在高溫下易發生裂化反應,SRO反應則不易發生,而金屬酸性雙功能催化劑則具有很好的SRO反應活性。在Ni-Mo/AlO3雙功能催化劑的作用下,加氫預精制在脫除硫、氮的同時,會伴有SRO反應,使產物黏度指數得到大幅度提高。補充精制采用的催化劑也是雙功能催化劑,在飽和殘留芳烴的同時,也發生SRO反應。異構脫蠟反應是在氫氣氛圍下,在貴金屬/分子篩雙功能催化劑的作用下,鏈烷烴或環狀烴的長側鏈異構化成帶有支鏈的同分異構體,使異構化產物的低溫流動性得到大幅度提高,但黏度指數會降低,同時,在雙功能催化劑的作用下,異構化會向開環反應轉化,黏度指數因此有所恢復。

  PIC-802和PIC-812催化劑是中國石油石油化工研究院與中國科學院大連化學物理研究所開發成功的兩代異構脫蠟催化劑8,已分別于2008年和2012年在中國石油大慶煉化分公司200kt/a異構脫蠟裝置應用。本課題以中國石油大慶煉化分公司輕質低含蠟油和重質高含蠟油為原料,進行加氫預精制-異構脫蠟-補充精制試驗,考察加氫預精制過程及異構脫蠟催化劑和工藝條件對潤滑油基礎油黏度指數的影響。

  1),說明反應壓力在11.615.5MPa之間變化時對開環反應影響不大。氫油比的變化對黏度指數也沒有明顯的影響。而調變空速時,因為反應溫度需要隨之調整以使產品的傾點達到小于一18C的指標要求,所以空速的影響還不明確。

  表5氫分壓對200SN原料異構脫蠟效果的影響項目氫分壓/MPa收率,黏度指數注:異構脫蠟工藝條件為反應溫度315C、體積空速1. h-1、氫油體積比350. 4工業裝置運行結果PIC-802催化劑和PIC-812催化劑分別于2008年10月和2012年10月在中國石油大慶煉化分公司200kt/a異構脫蠟裝置實現工業應用,在原料油相似、加氫預精制催化劑和補充精制催化劑及工藝條件相同、產品性質相當的情況下,長期的工業運行結果見表6.由表6可知:PIC-812催表6 PIC-802和PIC-812催化劑的工業運行結果項目650SN糠醛精制油工藝條件氫分壓/MPa體積空速/h-1氫油體積比收率,總基礎油重質基礎油重質基礎油性質黏度指數傾點/C 200SN淺度脫蠟油工藝條件氫分壓/MPa體積空速/h-1氫油體積比收率,總基礎油中質基礎油中質基礎油性質黏度指數傾點/C注:650SN加氫預精制工藝條件為反應壓力13.8MPa、反應溫度381C、體積空速0.76h-1、氫油體積比560;00SN加氫預精制工藝條件為反應壓力13.8MPa、反應溫度374 C、體積空速0. 88h-1、氫油體積比350.化劑的性能優于PIC-802催化劑,主要表現在加工高含蠟650SN原料時,加氫異構脫蠟反應溫度降低2°C、黏度指數提高4個單位,重質基礎油和總基礎油產品收率均提高4百分點;加工200SN原料時,在空速提高約40%的條件下,PIC-812催化劑的加氫異構脫蠟反應溫度降低26C、產物的黏度指數提高4個單位,這個結果與200mL加氫裝置評價試驗結果相符。

  3結論Ni-M/Al23型雙功能預精制催化劑和P分子篩型異構脫蠟催化劑都具有對環狀烴類的選擇性開環功能。與PIC-802催化劑相比,新一代異構脫蠟催化劑PIC-812具有更好的選擇性開環功能,具有工藝條件緩和、產品收率高等優點,重質基礎油產品的黏度指數也更高。較高的反應溫度對開環反應更有利,其它工藝條件影響不大。在工業裝置上加工大慶650SN糠醛精制油和200SN淺度脫蠟油時,與PIC-802催化劑相比,采用PIC-812催化劑時反應溫度分別降低2C和26C,基礎油收率均提高4百分點,黏度指數均提高4個單位。

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