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润滑油加氢补充精制

信息来源: 尊龙凯时·中国官方网站(YOUHE)  /  发布日期:2022-06-19 08:46:17  /  浏览量:1107

润滑油加氢补充精制是在较缓和条件下进行的加氢过程,主要是非烃破坏加氢。过程为了避免发生裂化反应,润滑油所用的条件比较缓和,温度低(210~300℃),压力低(2.0-4.0MPa),空速大(1.0-2.5h),氢油比。50~150㎡/m3),其作用主要脱除精制、脱蜡后油料中残存的部剂及含硫、氧、氮等杂质,以改善油品的安定性和颜色,基本上不改变油料的烃类结构及组成。

润滑油加氢补充精制过程中发生的主要化学反应如下:

(1)加氢脱硫反应

润滑油基础油中的含硫化合物主要为硫醚类和噻吩类,硫醚硫主要是五元环和六元环的单环硫醚和二环或多环环硫醚,它们都带有复杂的长侧链。噻吩硫主要是烷基噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩及其同系物,其中烷基噻吩和苯并噻吩都带有复杂的长侧链,而二苯并噻吩带有简单的短侧链。各类含硫化合物的C-S键是比较容易断裂的,其键能比C-C或C-N键的键能小许多。因此,在加氢过程中,一般含硫化合物中的C-S键先行断开而生成相应的烃类和H2S。

(2)加氢脱氮反应

润滑油基础油中的含氮化合物中主要是吡啶类和吡咯类的杂环化合物。非杂环化合物如胺、腈等加氢脱氮活性比杂环氮化物高,含量少,容易脱除,因此加氢精制的关键是脱除杂环氮化物。一般认为,杂环氮化物的加氢脱氮主要经历三个步骤:①杂环和芳烃的加氢饱和;②饱和杂环中C-N键的氢解;③氮最终以氨的形式脱除。含氮化合物加氢脱氮后生成相应的烃类和氨。

3)加氢脱氧反应

润滑油基础油中的含氧化合物在加氢时生成水和相应的烃类。

可见,在加氢补充精制过程中,主要进行的是烯烃饱和及脱硫、脱氧反应,脱氮反应在缓和条件下进行缓慢,脱氨效率较低,基础油的组成变化不大,但上述反应的进行使产物更安定,颜色更浅。

基础油中各种反应进行的相对程度与催化剂的种类和操作条件有很大关系,因此寻找合适的催化剂是非常重要的。

涧滑油加氢补充精制催化剂主要由主催化剂及载体组成,常用的主催化剂有Ni-Mo、-Mo、Ni-W、Fe-Co-Mo等类型,其中活性组分的配比、含量可以根据原料性质及目的产品的要求进行调整;载体主要为Al2O3;有的催化剂还加有助催化剂。这类催化剂有的是专为润滑油加氢精制开发的,有的是由燃料加氢精制催化剂经改型后转化过来的。催化剂的加氢活性取决于所用的活性组分,裂解活性主要决定于载体,助剂则起改善催化剂选择性、稳定性或某方面功能的作用。在润滑油加氢补充精制过程中,除催化剂外,加氢补充精制的精制效果还与原料性质及操作参数(包括反应温度、反应压力、空速、氢油比等)等有关。

加氢补充精制工艺流程一般包括原料处理、加氢反应及生成油后处理三大部分,如图3.32所示。原料油经过滤、脱气预处理,预处理的目的是脱除原料中携带的杂质、微量水、溶剂及溶解的空气等,以保护催化剂和防止设备堵塞。预处理后的原料在进入换热器之前与新氢和循环氢混合,再经与干燥塔底油及反应器出来的油换热后进入加热炉。加热到需要温度的原料油和氢气混合物自上而下进入固定反应器,在催化剂存在下进行加氢反应。反应产物与原料油换热后进入高压分离器,从高压分离器分出的氢气经冷却分液后再经循环氢压缩机升压后循环使用。高压分离后的精制油经减压进入低压汽提塔,分离出残留氢气、硫化氢及反应中产生的低沸点烃类等,最后在真空脱水器中除去残留的水分,即可得到加氢精制生成油。

润滑油加氢补充精制工艺原则流程图

1-加热炉;2-反应器;3一高压分离器;4-低压汽提塔;5一真空脱水器

加氢补充精制生成油与白土补充精制生成油性质比较见表3.15。

可见,与白土补充精制相比,加氢补充精制不仅能减少环境污染,而且产品的黏度较低,黏度指数较高,脱色、氧化安定性、脱硫的效果较好,但脱氮效果较差,故对高硫低氮的基础油生产较合适,而我国原油的含氮量较高,这也是国内很多炼油厂没有淘汰白土补充精制的主要原因。加氢补充精制一般用于润滑油生产过程溶剂精制后的补充精制,替代以往的白土补充精制,也可用于溶剂精制之前,对原料进行预处理。

润滑油加氢处理

润滑油加氢处理又称加氢裂化或加氢改质,是指在催化剂及氢的作用下,通过选择性加氢裂化反应,将非理想组分转化为理想组分,以提高基础油的黏度指数,改善润滑油基础油的黏温性能。这一点与溶剂精制工艺相同。但这两种工艺存在本质的差异。加氢处理工艺采用的是化学转化过程,即在催化剂及氢的作用下,通过化学反应,将非理想组分转化为理想组分,来提高基础油的黏度指数。如加氢处理能使润滑油料中的多环芳烃及多环环烷烃裂解开环,生成带有若干烷基侧链的高黏度指数的单环芳烃或单环环烷烃。而溶剂精制工艺采用的却是物理过程,用选择性溶剂将非理想组分抽提分离,来改善基础油的黏温性能。因此应用润滑油加氢处理技术可以从各种原油生产高黏度指数的润滑油基础油。润滑油加氢处理是在比加氢补充精制苛刻得多的条件下进行的深度加氢精制过程,压力一般为15~20MPa,温度在400℃左右,采用较小的空速和较大的氢油比。我国设计的加氢处理过程的操作条件较缓和,压力一般在8MPa,温度在300~400℃,空速约0.5~1.5h-,氢油比约500:1(体积比)。

润滑油加氢处理的原理

从化学的角度来看,加氢过程的化学反应大体上可以分成两大类:一类是氢直接参与的化学反应,另一类是临氢条件下的化学反应。前者主要有加氢饱和、氢解;后者主要有临氢条件下的异构化反应等。

在加氢处理过程中,发生的化学反应主要有以下几类。

①脱除杂原子化合物加氢处理的反应苛刻度比加氢补充精制高得多。因此原料中绝大部分杂原子化合物都发生氢解反应而被脱除。

②芳烃饱和,环烷烃开环及异构化--这类反应是提高油品黏度指数最主要的反应。

度指数的主要反应。③正构烷烃或低分支异构烷烃临氢异构化为高分支异构烷烃-这也是提高基础油黏

④烷烃的加氢裂化以及带有长烷基侧链环状烃的加氢脱烷基反应-这类反应将导致轻质产物的生成,使基础油收率降低。因此在润滑油加氢处理过程中应尽量减少此类反应的发生。几种重要的反应示例如下:

(1)稠环芳烃加氢生成稠环环烷烃

(2)稠环环烷烃的加氢开环

(3)正构烷烃或分支程度低的异构烷烃的临氢异构

通过上述反应,润滑油加氢处理技术将非理想组分转变成了理想组分,提高了基础油的黏度指数和氧化性能,降低了油品黏度和挥发性。

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