CN1059919C - 一种生产轻质燃料和高粘度指数润滑油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种同时生产燃料和高粘度指数的重质润滑油的方法，主要是利用现有的加氢裂化装置，选用合适的加氢精制催化剂，使部分加氢精制生成油与加氢裂化段出来的物料混合后直接进分离系统，分离成各种燃料和润滑油。本发明的方法可在不影响燃料油质量的前提下，同时得到高粘度指数重质润滑油，而且本发明可以通过控制精制段分出来的物料量，灵活地调节油品的产量。

Description

一种生产轻质燃料和高粘度指数润滑油的方法

本发明属于石油烃类加工工艺，更确切地说，是将高沸点的石油烃类通过加氢处理和加氢裂化，同时生产包括汽油、煤油、柴油的轻质燃料油以及高粘度指数的重质润滑油的方法。

加氢裂化工艺是现代石油加工中的重要工艺之一。通常以生产燃料为目的的加氢裂化装置的流程是一段串联全循环加氢裂化反应流程，系采用两个串联的反应器即加氢精制反应器和加氢裂化反应器，首先将原料油与氢气混合后进入加氢精制反应器，精制的物料再经过加氢裂化反应器，加氢裂化的物料经分馏得到所需的产品，部分未转化油(或称尾油)循环返回加氢裂化反应器(《石油炼制译丛》，[10]，1981，1～3)。该流程所用的加氢精制催化剂是加氢脱氮能力较强的催化剂，其作用是原料经过预精制以降低原料油中氮含量；加氢裂化催化剂采用具有裂化和加氢两种作用的双功能催化剂，其裂化活性由无定型硅酸铝或沸石载体提供，加氢功能由W、Mo、Ni等金属组分供给。

加氢裂化是在高压、高温下进行，而且需要消耗大量的氢气，装置的建设投资和操作费用都很高，所以希望能从现有的以生产燃料为目的的加氢裂化装置中生产一部分具有高附加值的产品，如润滑油基础油。1990年茂名石油化工公司将部分未转化油经酮苯脱蜡及白土精制以生产润滑油基础油(《润滑油》，(2)，1990)，该方法由于未转化油是从加氢裂化反应器流出的物料中分离得到的，已经过深度裂化，因此它的干点只有464℃，50％点馏出温度为356℃，脱蜡后40℃运动粘度为16.5mm²/s，相当于75号中性油，此种轻质基础油调制润滑油产品，不但需要较多的粘度添加剂，而且不能调制出合格的对蒸发损失有严格要求的润滑油产品。

为了能从以生产燃料为目的的加氢裂化装置中同时生产一部分高粘度指数重质润滑油，法国石油研究院在第10届世界石油会议上公布了一种最大量地生产中间馏分油和润滑油基础油的方法。该方法是将从精制段出来的物料，经冷凝冷却分离出循环氢后，进入蒸馏装置分离燃料和润滑油料等产品，未转化油则送入加氢裂化反应器进一步裂化，润滑油料再经脱蜡，生产润滑油基础油。此方法流程复杂，物料经升压后进精制反应器，再降压进入蒸馏装置，然后大量的未转化油又升压进入加氢裂化反应器，由于物料经升压、降压、再升压，因此能耗必然增高。此外，将现有的以生产燃料为目的的加氢裂化装置，按法国石油研究院的方法改造困难亦较大。

USP 4764266介绍了一种生产优质中间馏分油和润滑油的组合加氢工艺。该方法是将烃类原料，在具有酸性和加氢—脱氢功能的催化剂存在下进行加氢裂化，得到的物流经分馏塔分出石脑油、中间馏分油，塔底未转化油送入装填具有β沸石催化剂的反应器中，进行加氢异构化处理，使未转化油中的烷烃转化为异构烷烃产物，然后再分离得到润滑油馏分。但是用该方法制取重质润滑油时，加氢裂化必须在缓和的条件下进行，这样就会使轻质燃料油质量降低，得到的润滑油料颜色很深，需进一步溶剂萃取和加氢精制。

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种利用现有的以生产燃料为目的的加氢裂化装置，能够同时生产轻质燃料油和高粘度指数重质润滑油的方法。

本发明的另一个目的是利用一种具有一定的裂化活性、能生产高粘度指数润滑油的加氢精制催化剂。

本发明的特点在于原料在具有一定的裂化活性的催化剂存在下加氢精制，精制的物料一部分进入加氢裂化反应器，另一部分与从加氢裂化反应器中流出的物料混合直接进入分离系统，分离出来各种轻质燃料油和高粘度指数润滑油产品。

本发明的具体步骤：

(1)原料油经换热，使其温度升高至250～400℃，与经过加热的氢气混合后进入装填有一定裂解活性催化剂的反应器中，在一定的条件下加氢精制，得到加氢精制生成油；

(2)将(1)步加氢生成油的一部分进入装填有裂化活性较强的催化剂的反应器中进行加氢裂化，得到加氢裂化物料；

(3)由(1)步得到加氢精制生成油的另一部分与(2)步得到加氢裂化物料混合后进入分离系统，以分馏出各种轻质燃料油、润滑油。

本发明步骤(1)的加氢精制采用通常的操作条件：温度360～400℃、压力15～20MPa、空速0.5～2.0h^-1、氢油比850～1500(体)。

本发明步骤(2)的加氢裂化，采用通常的以生产燃料为目的的加氢裂化装置的操作条件：温度370～440℃、压力15～20MPa、空速0.5～2.0h^-1、氢油比1000～1500(体)。

本发明步骤(3)所述加氢精制生成油的量可以根据需要来控制，如果需要增加高粘度润滑油的量，可减少进入加氢裂化反应器的加氢精制生成油的量。

所述的原料油为石蜡基、中间石蜡基或中间基原油的减压蜡油、脱沥青油或其混合油。

所述的加氢精制催化剂包括WO₃-NiO/助剂、WO₃-MoO₃-NiO金属组分，载体包括Al₂O₃、Al₂O₃-SiO₂、Al₂O₃-SiO₂-P、Al₂O₃-沸石；最好是按ZL 85104438专利制得的催化剂，该催化剂含NiO 1～5％、WO₃12～35％、助剂F 1～9％，载体为高纯度的γ-Al₂O₃，它具有较高的活性、稳定性和强度，特别是具有高的加氢脱氮活性；或者使用按ZL 90102648专利制得的催化剂，该催化剂含有NiO 2.5～6.0％、WO₃ 10～32％、助剂F 0.5～5.0％，载体为高纯γ-Al₂O₃以及经阳离子交换的沸石，它具有较高的芳烃加氢活性、裂解活性和加氢精制性能。

所述的加氢裂化催化剂是常用的WO₃-NiO/SiO₂-Al₂O₃、WO₃-NiO/高硅大孔沸石+SiO₂-Al₂O₃、MoO₃-NiO/Y沸石+Al₂O₃(见侯祥麟主编，《中国炼油技术》，1991年，514页，中国石化出版社)。

下面结合附图描述本发明的工艺方法。

附图为本发明的流程图。

由附图所示，原料经换热使其温度升高至250～400℃，通过管线8与由管线12来的经过加热炉7加热的循环氢气混合后进入加氢精制反应器1，加氢精制生成油从管线9导出并分为两部分：一部分经管线11进入加氢裂化反应器2，一部分经管线10与来自加氢裂化反应器2的物料混合，进入高压分离器3，分离出来的氢气从管线12引出循环回反应器1和反应器2，液相物流则进入低压分离器4，分出C₁～C₂气体后进入分馏塔5，再分馏出石脑油、柴油、润滑油等。

本发明具有如下优点：

1.本发明是将一部分加氢精制生成油抽出来不经加氢裂化反应器，直接进气体分离系统，因此可以生产高粘度的润滑油料，而现有的以生产燃料为主的加氢裂化装置，由于精制油料全部进入加氢裂化反应器，未转化油经过裂化变成分子量较小的烃类，因此难于制得粘度较高的润滑油。

2.由于本发明采用具有一定裂化功能的加氢精制催化剂，使加氢精制的生成油具有较多的少环长侧链结构的烃类，因此润滑油具有高的粘度指数，而现有的加氢裂化装置，加氢精制段所用的催化剂不具有裂化功能或裂化功能很低，因此生成油是以多环的环烷烃结构为主，粘度指数较低。

3.本发明的高粘度润滑油馏分主要从加氢精制反应器的物料中得到，加氢裂化反应操作条件完全按生产燃料油的要求来控制，因此燃料油的质量没有受到任何影响。

4.本发明的方法很灵活，可根据不同要求，通过控制进入加氢裂化反应器的加氢精制生成油的量，可以同时生产所需要的轻质燃料油和高粘度的润滑油。

5.按照本方法改造现有的生产燃料为主的加氢裂化装置是很容易的，只需更换部分催化剂和增加部分管线即可实现。

下面通过实例进一步说明本发明的特点。

                   实例1

本实例是说明本发明所选用的加氢精制催化剂可得到高粘度指数重质润滑油。

实验是在进料量为0.5公斤/小时的中型试验装置上进行的，原料油为减压蜡油，其性质见表1。

试验1为现有的加氢裂化工业装置上所使用加氢精制催化剂(牌号3822)，其组成为：活性组分NiO-MO₃，载体γ-Al₂O₃/SiO₂。

试验2为本发明选用的具有一定裂解活性的加氢精制催化剂，该催化剂是按专利号ZL 85104438的方法制得的活性组分为WO₃-NiO、助剂为F、载体为γ-Al₂O₃。

试验1和试验2是在相同的操作条件下进行，即加氢精制反应温度380℃，压力15MPa，空速1.0h^-1，氢油比850，加氢精制的生成油都不进入裂化反应器，直接进入分离系统，分出沸点低于370℃馏分，分馏塔底部大于370℃馏分经溶剂脱蜡，即得到所需的润滑油，其性质见表2。

由表2可知，本发明选用的催化剂与现有加氢裂化工业装置上使用的加氢精制催化剂相比，所得润滑油的粘度指数要高14个单位。

                     实例2

本实例说明本发明选用的另一个加氢精制催化剂同样可得到高粘度指数重质润滑油。

本实例所选用的催化剂是按专利号ZL 90102648制备得到的，其活性组分为W-Ni，助剂为F，载体为高纯γ-Al₂O₃和沸石。其它条件同实例1。所得到的润滑油性质见表3。

                     实例3

本实例是按本发明提供的流程进行的，所用的试验装置和原料同实例1。

本实例试验1加氢裂化反应器所用催化剂牌号为3824，其活性组分为MoO₃-NiO，载体为Y-沸石+Al₂O₃；加氢精制催化剂同实例1的试验1所用的催化剂，试验是采用现有的一段串联全循环流程，即加氢精制生成油全部进入加氢裂化反应器，在分馏塔分馏为石脑油、航煤、柴油及润滑油，操作条件及油品性质见表3。

本实例试验2加氢裂化反应器所用的催化剂同试验1，加氢精制催化剂同实例1的试验2，试验采用本发明的流程，从加氢精制反应器出来的精制生成油分成两部分：70％进入加氢裂化反应器；30％是与加氢裂化反应器出来的物料混合后进入分离系统，从分馏塔分馏得到石脑油、航煤、柴油和润滑油，其操作条件及油品性质见表3。

由表3可知，采用本发明流程得到的润滑油粘度指数高于100，粘度比现有工业装置生产的润滑油高很多，而轻质油的质量与现有工业装置接近。

表1  原料减压馏分油的性质

密度，               g/cm3运动粘度(100℃)，    mm2/s残炭，               m％C5不溶物，          m％脱蜡后粘度指数

0.887410.40.10.0426

表2  实施例1所得润滑油的性质

项    目	试验1    试验2
		运动粘度(40℃)，  mm2/s(100℃)粘度指数凝固点，          ℃	39.2     40.16.12     5.9876       90-9       -10

表3  实施例2所得润滑油的性质

运动粘度，(40℃)    mm2/s(100℃)粘度指数凝固点，          ℃

40.56.0288-10

表4  实施例3的试验条件及油品性质

项    目	试验1	试验2
			试验条件：精制段压力，MPa空速，1/时温度，℃裂化段压力，MPa空速，1/时温度，℃	151.0380151.2385	151.0380151.2385
主要产品性质：重石脑油硫含量，ppm氮含量，ppm芳烃潜含量航空煤油冰点，℃烟点，mm柴油凝固点，℃十六烷值＞370℃润滑油(脱蜡后)性质：粘度(40℃)，mm2/s粘度指数凝固点，℃	＜1＜141-5530-57028125-10	＜1＜140-5732-67454106-12

Claims (4)

1.一种生产轻质燃料和高粘度指数重质润滑油的方法，其特征在于具体操作步骤如下：

(1)原料油经换热使其温度升高至250～400℃，与经过加热的氢气混合后进入装填加氢精制催化剂的反应器中进行加氢精制，得到加氢精制生成油；

(2)将(1)步得到的加氢精制生成油的一部分进入装填加氢裂化催化剂的反应器中进行加氢裂化，得到加氢裂化物料；

(3)将(1)步得到的加氢精制生成油的剩余部分与(2)步得到的加氢裂化物料混合后进入分离系统，分馏出各种轻质燃料、润滑油以及塔底未转化油。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的原料油为减压蜡油或脱沥青油，或其混合油。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在所述的加氢精制催化剂金属组分包括WO₃-NiO/助剂、WO₃-MoO₃-NiO，载体包括Al₂O₃、Al₂O₃-SiO₂、Al₂O₃-沸石、Al₂O₃-SiO₂-P。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的加氢精制催化剂金属组分为WO₃-NiO/F，载体γ-Al₂O₃或γ-Al₂O₃-沸石。

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