减三线生产润滑油基础油优化工艺条件的研究

2009 年 第 6 期 广 东 化 工 第 36 卷 总第 194 期 www.gdchem.com · 43 · 减三线生产润滑油基础油优化工艺条件的研究 戴庆鑫，陈树群，李少萍 (华东理工大学 石油加工所，上海 200237) [摘 要]由于原油价格高，企业原油加工量不断提高，炼厂生产润滑油的原料变化频繁，为了最大限度地保证基础油的质量和收率，基 础油生产工艺优化选择对指导工业生产极其重要。文章以卡宾达与阿曼 1︰1 混合原油减三线馏分油为原料，采用实验室酮苯脱蜡、糠醛精 制、白土补充精制过程，进行最优生产工艺条件筛选，采用优化工艺条件能够生产出符合 HVI Ia250 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的润滑油基础油。 [关键词]润滑油基础油；糠醛精制；酮苯脱蜡；白土精制 [中图分类号]TE65 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2009)06-0043-03 Study on Optimizing the Technological Condition for NO.3 Line Vacuum Fraction Oil to Produce Lube Base Oil Dai Qingxin, Chen Shuqun, Li Shaoping (Petroleum Processing Research Center, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China) Abstract: Now the price of the crude oil is high. The load of the crude oil processed by enterprise enhances unceasingly, and the raw material to produce lubricating oil changed frequently. In order to guarantee the quality and the yield of the lube base oil in maximum limit, the optimization of the technique was extremely important. The study took No.3 line vacuun fraction oil (mix by Cabinda with Aman 1：1 crude oil) as the raw material. The experimental route was alkone benzene dewaxing, furfural refining, argil supplement purification. The superior condition were selected. It could produce the HVI Ia250 lube base oil by the above process and superior condition. Keywords: lube base oil；furfural refining；ketone-benzol dewaxing；argil purification 润滑油是一种广泛应用于汽车、机械、冶金等行业的石化 产品[1-2]。随着全球经济的进一步增长，尤其是国内汽车工业 的快速发展，以及环保、节能要求的加强，对高档润滑油的需 求日趋旺盛[3-4]。润滑油是由基础油和添加剂组成，主要成分 是基础油[5-6]。基础油质量的好坏直接影响到润滑油的质量， 因此，对润滑油基础油质量要求必然也愈来愈高[7-8]。杨秋新 等[9]对生产高粘度指数润滑油基础油工艺如润滑油馏分油切 割范围宽窄的选择、糠醛精制原料油性质和糠醛精制深度的选 择、酮苯脱蜡原料油性质及溶剂比、溶剂组成比例和脱蜡温度 的选择等，做了相关研究和探讨，由研究看出工艺条件的优化 对生产高粘度指数的润滑油基础油有很大帮助的。Frederique Haus等[10]通过研究发现工艺条件的优化可以生产出高粘度指 数的润滑油基础油，粘度特性是影响基础油生物降解能力的一 个重要因素。现在原油价格越来越高，炼厂处理量不断提高。 炼厂面临越来越严峻的考验和挑战，炼好每吨油，是实现效益 最大化刻不容缓的重要问题。 文章以中石化上海高桥石化股份公司的卡宾达与阿曼 1︰1混合原油减三线馏分油为原料，采用酮苯脱蜡、糠醛精 制、白土补充精制过程生产润滑油基础油，确定其最优生产工 艺条件，以生产出符合HVI Ia250标准的润滑油基础油，为生 产出高质量的基础油提供基础数据。 1 实验部分 1.1 原料 实验选用中石化上海高桥石化股份公司的卡宾达与阿曼 1︰1 混合原油减三线馏分油为原料，馏分油的性质见表 1。 表 1 减三线馏分油的性质 Tab.1 The quality of the NO.3 line vacuum fraction oil 项目 性质 项目 性质 密度(20 ℃) /(kg·m-3) 890.1 残炭/% 0.0579 闪点/℃ 226.5 折光率 1.4779 碱性氮/ppm 296.07 凝固点/℃ 30 酸度/(mgKOH·g-1) 0.2758 饱和烃/% 69.88 苯胺点/℃ 92.6 芳烃/% 26.70 [收稿日期] 2008-12-07 [作者简介] 戴庆鑫(1983-)，男，江苏人，在读硕士，主要研究方向为石油加工。 广 东 化 工 2009 年 第 6 期 · 44 · www.gdchem.com 第 36 卷 总第 194 期 续表 1 项目 性质 项目 性质 运动粘度/(mm2·s-2) 100 ℃ 6.54 胶质/% 3.42 颜色(号) 18 - - 1.2 试剂 糠醛由国药集团化学试剂有限公司提供，甲乙酮由上海菲 达化学试剂有限公司提供，甲苯由上海凌峰化学试剂有限公司 提供。 1.3 实验路线和方法 实验路线首先是含蜡油经过酮苯脱蜡得到脱蜡油，再进行糠 醛精制得到精制油，最后经过白土补充精制得到润滑油基础油。 1.3.1 酮苯脱蜡 由于脱蜡溶剂选用甲乙基酮和甲苯，现在实验主要的考察 生产因素是溶剂比、脱蜡温度和溶剂组成比例三个因素，所以 采用正交表设计实验 步骤 新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤 ，选用 3 因素，3 水平正交实验。设 计结果见表 2。 表 2 正交实验设计结果 Tab.2 The results of the orthogonal experimental condition design 实验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A 1.5 1.5 1.5 2.5 2.5 2.5 4 4 4 B 0.5 0.65 0.8 0.5 0.65 0.8 0.5 0.65 0.8 C/℃ -15 -20 -25 -20 -25 -15 -25 -15 -20 正交实验打分指标有 3 个，分别是粘度指数(D)、收率(E) 和凝点(F)。实验完后，每个指标都有 9 个实验值，且每个指 标都有最大值和最小值。实验数据处理采用综合评分法，具体 见表 3。 表 3 评分方法 Tab.3 The grading method D 评分 E 评分 F 评分 D2 100 > E2 100 >F2 100 D1︰(Dmax - Dmin)/3+ Dmin ，D2︰Dmax -(Dmax - Dmin)/3； E1︰(Emax - Emin)/3+ Emin； E2︰Emax -(Emax - Emin)/3，F1︰(Fmax - Fmin)/3+ Fmin； F2 Fmax -(Fmax - Fmin)/3。 最后将各水平下的分值分别求和，选出每个指标中水平分 值最大的，即为脱蜡最优条件。 1.3.2 糠醛精制 糠醛精制是糠醛对油中理想组分和非理想组分具有选择 性溶解能力，对油料进行萃取分离[11]。本实验采用假逆流模 拟萃取试验，理论级数是三[12]。所谓假逆流模拟萃取试验， 就是采用普通的分液漏斗进行串级萃取实验，以模拟连续逆流 萃取的试验方法，其本质是用级式萃取模拟微分萃取，假逆流 模拟萃取试验 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 见图 1。 F—原料油；S—新鲜溶剂(糠醛)；S1 S2 S3—第 1、2、3 级萃取相；P— 采集样品(萃余相) 图 1 模拟萃取试验流程(三理论级) Fig.1 The flow of the imitative extraction experiment (three theoretical stage) 1.3.3 白土精制 实验根据国内白土精制的生产经验，精制的接触时间为 30 min，白土用量为 4 %，白土精制温度为 155 ℃。当上面最 优脱蜡条件下的油加热到 145 ℃时加入白土，等温度达到 155 ℃时开始计时 30 min 后冷却到 120 ℃时开始过滤。 2 结果与讨论 2.1 酮苯脱蜡工艺条件 通过实验测得各条件下脱蜡油的性质见表 4。 表4 苯脱蜡实验条件及脱蜡油性质 Tab.4 The experimental condition of alkone benzene dewaxing and the quality of the dewaxed oil 实验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 黏度指数 62.36 62.07 67.90 64.86 64.36 64.89 59.10 58.40 58.60 收率/% 80.28 73.17 80.84 78.82 81.07 84.03 81.61 82.54 80.95 凝点/℃ -9 -15 -19 -11 -20 -14 -20 -10 -20 2009 年 第 6 期 广 东 化 工 第 36 卷 总第 194 期 www.gdchem.com · 45 · 对脱蜡油黏度指数、收率和凝点三个指标打分选择最佳的 脱蜡条件，见表 5。 表 5 酮苯脱蜡打分汇总表 Tab.5 The evaluation collecting table for the alkone benzene dewaxing 溶剂比 分值 溶剂组成比例 分值 脱蜡温度/℃ 分值 1.5 500 0.5 450 -15 450 2.5 650 0.65 450 -20 450 4 500 0.8 750 -25 750 通过以上打分，获得实验最佳脱蜡条件为：溶剂比 2.5， 溶剂组成比 0.8，脱蜡温度-25 ℃。在次条件下进行大量脱蜡 实验，为后面的糠醛精制提供原料。 2.2 糠醛精制工艺条件 首先通过测定最优脱蜡油的临界溶解温度，进而确定糠醛 精制的条件。临界溶解温度测定结果见表 6。 表6 馏分油临界溶解温度 Tab.6 The critical solution temperatures of the fraction oil 溶剂比/% 10 20 30 40 50 60 70 80 90 温度/℃ 136 144 156 162 166 162 158 138 136 临界溶解温度范围：136～166 ℃。由此得到如下适宜糠 醛精制条件范围：塔顶温度为 106～136 ℃(临界溶解温度减去 30 ℃为塔顶温度)；塔底温度为 60±5 ℃ (高桥石化要求)；精 制温度为 85～95 ℃(塔底与塔顶温度平均值)。 从而确定糠醛精制的考察条件为：精制温度-85、90、95 ℃， 溶剂比-2.5、3.0、3.5。按选定的糠醛精制的条件进行实验， 得到的糠醛精制油的性质见表 7。 表7 醛精制实验条件及精制油性质 Tab.7 The experimental condition of furfural refining and the quality of the refined oil 精制温度/℃ 溶剂比 收率/% 粘度指数 碱性氮/ppm 折光率 苯胺/℃ 凝点/℃ 色度 85 2.5 65.70 82.94 96.79 1.4681 105.8 -23 15.5 85 3.0 60.80 85.46 70.66 1.4670 107.4 -23 15.8 85 3.5 58.25 80.67 68.00 1.4660 109.6 -22 15.7 90 2.5 60.90 89.60 90.14 1.4679 110.2 -23 16 90 3.0 58.45 87.82 73.32 1.4664 109.4 -23 15 90 3.5 54.43 88.62 61.81 1.4654 110.2 -20 15.2 95 2.5 57.92 89.59 85.71 1.4669 108.6 -23 17 95 3.0 56.93 94.70 64.91 1.4660 110.6 -22 15.8 95 3.5 50.65 89.50 50.47 1.4646 109.4 -24 15.5 通过 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 以上数据可知，精制温度为 90 ℃，溶剂比在 3.0 的条件下所得的精制油具有最高的黏度指数，较高的收率，色 度也较好，相对为最理想的产品，固选择糠醛精制条件为精制 温度 90 ℃，溶剂比 3.0。 2.3 白土补充精制工艺条件 将最优精制油进行白土补充精制，精制油白土精制前与精 制后性质见表 8。 表 8 脱蜡油白土精制前与精制后性质 Tab.8 The quality of the dewaxed oil before and after argil purification 项目 白土精制前 白土精制后 黏度指数 87.82 84.81 凝点/℃ -23 -22 色度 15 11.5 苯胺点/℃ 109.4 102.6 收率/% 58.45 97.78 闪点/℃ / 228 碱性氮/ppm 73.32 10.67 折光率 1.4664 1.4666 由表 8 可知，经过白土精制后，润滑油基础油的色度变小、 碱性氮降低较大，润滑油整体质量有所提高。 将所制的润滑油基础油各性质与高桥石化给的技术要求 作对照。通过对比，由实验筛选条件所制得的润滑油基础油各 项性质符合 HVIIa250 技术要求。 3 结论 (1)以卡宾达:阿曼 1︰1 混合原油减三线馏分油为原料生 产润滑油基础油，最优酮苯脱蜡条件溶剂比 2.5，溶剂组成比 0.8，脱蜡温度-25 ℃。 (2)最优糠醛精制条件精制温度 90 ℃，溶剂比 3.0；将脱 蜡油加入 4 %白土在 155 ℃条件下进行白土精制，最终得到该 减三线最优基础油。 (3)减三线馏分油在此最优工艺条件下所制得的润滑油基 础油所测各项性质符合 HVI Ia250 技术要求。 参考文献 [1]赵江．润滑油基础油的现状及发展趋势[J]．石油炼制与化工，2003， 34(3)：38-42． (下转第253页) 2009 年 第 6 期 广 东 化 工 第36卷 总第194期 www.gdchem.com · 253 · (上接第34页) 究．华南理工大学学报：自然科学版，2001，29(6)：2-26． [5]Boihon C，Jin-an J，Roberbel K，Bob B B．Stability of thioredoxin-linked reduction on the activity and stability of the kunitz and bowman-birk soybean trypsin inhibitor．American Chem Soci，1992(40)：2333~2336． [6]陈中．华南理工大学博士论文．1999． [7]郭尧君．蛋白质电泳实验技术[M]．北京：科学出版社，1999． [8]成跃祖．凝胶渗透色谱法的进展及其应用[M]．北京：中国石化出版社， 1993． [9]Friedmann M，Gumbmann M R，Grosjean O K K．Nutritional improvement of soyflour[J]．Journal of Nutrition．1994，(114)：2241-2246． [10]Suslik K S ． Ultrasound its Chemical ． Physical and Biological Effects[M]．NewYork，1988：358-389． (本文文献格式：范宝庆．硫酸亚铁钝化大豆胰蛋白酶抑制剂 的研究[J]．广东化工，2009，36(6)：32-34) (上接第42页) 锰催化剂得到的 3-CBA 量要多，分别为 80 ppm 和 60 ppm， 高出近 30 %。而图 16 中的 IPA 含活性炭比锰要少，结合这点 来看，活性炭作为催化剂与锰相比，主要不足表现在最后一步 氧化反应上，因此这将是今后活性炭改性等研究工作的重点。 4 结论 为了降低燃烧反应量，考虑寻找一种非均相催化剂体系来 代替现有的均相催化剂体系。实验采用活性炭来取代锰作为催 化剂，结果表明，当使用活性炭后可以大幅度降低燃烧现象， 反应速率随着活性炭用量的提高，体现出先上升后下降的趋 势，活性炭用量存在最佳值。本实验中当活性炭比醋酸=1 g 比 100 mL 时存在最大反应速率。同时，与原多相体系比，虽 然反应速率有所下降，但是活性炭作为新的催化剂体系在降耗 方面有着十分光明的前景。 参考文献 [1]Higashi F，Hayashi R，Yamazaki T． Solution copolycondensation of isophthalic acid，terephthalic acid，4，4 prime-dihydroxydiphe。Nyl-sufone， and bisphenols with a tosyl chloride/dimethyl-formamide/pyridine condensing agent[J]．Journal of Applied Polymer Science，2002，86(10)：2607-2610. [2]Higashi F ， Moriya M.Solution polycondensation of isophthalic acid/terephthalic acid and tetrachlombisphenol A of low polymerizability with tosyl chloride/dimethylformamide/pyridine impmved bv the introduction of comonomers of smaller sizes[J]．Journal of Polymer Science.Part A：Polymer Chemistry，2003，41(6)：82l-830. [3]朱建新．影响 PX 中温氧化的几个因素[J]．合成纤维工业，1989，12(4)： 19-21． [4]田殿军．降低醋酸单耗的措施[J]．聚酯工业，2004，17(3)：37-38． [5]王东方，邹俊勇．PTA 生产中 PX 和 HAc 降耗的探讨[J]．聚酯工业， 2001，14(5)：19-21 [6]史卫江，关健，田殿军．PTA 装置对二甲苯单耗降低的措施聚酯工业[J]2006， 19(5)：38-39． [7]Sung H J，Lee K H，Youn S P．Liquid Phase Oxidation of Xylene: Effects of Water Concentration and Alkaili Metals[J]．Bull Korean Chem Soc，2002， 23(3)：59-64． [8]司马坚，李希，谢刚．PX 氧化过程反应物浓度对燃烧副反应的影响[J]．高 校化工学报，2003，suppl 17(增刊)：20-25． [9]成有为，李希，司马坚．对二甲苯液相催化氧化动力学研究(Ⅳ)[J]．燃 烧副反应动力学，2004，55(11)：1894-1899． [11]张师民．聚酯的生产和应用[M]．北京：中国石化出版社，1999：29-57． (本文文献格式：毕伟，龙湘犁．活性炭在间苯二甲酸生产降 耗中的应用[J]．广东化工，2009，36(6)：39-42 ) (上接第45页) [2]屈清洲，徐丽秋．中国石油润滑油基础油生产技术现状及发展[J]．润滑 油，2003，18(1)：1-11． [3]杨道胜．世界润滑油基础油的进展[J]．润滑油，2003，18(3)：6-8． [4]张志娥．国内外润滑油基础油生产技术及发展趋势[J]．当代石油石化， 2005，13(4)：25-31． [5]张泽娜．综述润滑油的调和方法及设备[J]．广东化工，2007，34(6)： 86-88． [6]Yang L H，Zhu Y，Chen F G，et al．Test on Evaluation Method for Biodegradability of Lubricants[J]．Transactions of Tianjin University，2008， 14：61-65． [7]Loredana P．Basestock Oils for Lubricants from Mixtures of Corn Oil and Synthetic Diesters.J Am Oil Chem Soc[J]．2008，85：71-76． [8]许国珍，梁智永．含硫原油研制无薪抗磨液压油[J]．广东化工，2006， 33(157)：3-9． [9]杨秋新，焦丽菲．高粘度指数润滑油生产工艺探讨[J]．润滑油，2006， 21(3)：16-20． [10]Frederique H，Jean G．Guy A J．Viscosity properties of mineral paraffinic base oils as a key factor in their primary biodegradability[J]．Biodegradation， 2000，11：365-369． [11]林世雄．石油炼制工程[M]．北京：石油工业出版社，2000：569-580． [12]邓修，吴俊生．化工分离工程[M]．北京：科学出版社，2000：199-205． (本文文献格式：戴庆鑫，陈树群，李少萍．减三线生产润滑 油基础油优化工艺条件的研究[J]．广东化工，2009，36(6)： 43-45)