CN102971402A - 同时制备高品质的环烷基基础油和重质基础油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使用单催化剂体系同时制备高品质的环烷基基础油和重质基础油的方法，该方法通过使用该单催化剂体系，对经流化催化裂解制得的油级分（油浆或轻质循环油）和经溶剂脱沥青制得的油级分（脱沥青油）进行氢化处理、催化脱蜡和加氢精制，由此不仅能够获得低粘度的产品，还能获得高粘度的重质基础油产品（150BS），该重质基础油产品是采用常规催化反应工艺所不可能获得的，由此可以使用所述单催化剂体系制备具有不同特性的基础油产品，因此能够产生经济效益并表现出更优的效率。

Description

同时制备高品质的环烷基基础油和重质基础油的方法
技术领域
本发明涉及使用单催化剂体系同时制备高品质的环烷基基础油和重质基础油的方法。
背景技术
常规的高粘度重质基础油产品（如500N、150BS等）（I类）通常是以如下方式制得的：对常压渣油和减压渣油的混合物或者对减压渣油进行溶剂脱沥青处理（SDA），从而获得既不含沥青质也不含杂质的脱沥青油（DAO），然后对所述脱沥青油进行溶剂提取。
然而，这样制得的重质基础油中芳香族物质的含量相对较高并由此变得不稳定，同时也不能满足近年来越来越严格限制的多环芳香族物质（PCA）标准。此外，由于其是使用溶剂提取而制得的，因此基础油的产率低（大约40%至50%），环境污染物的排放量大，并且需要额外的处理以满足PCA规范标准（小于3%）。
由于存在环境问题并且经济效率差，所以近年来使用溶剂提取来制备I类基础油的工厂的数量迅速减少。
然而，重质基础油产品用于包括汽车润滑油、纤维用油、工艺用石蜡油（paraffinic process oil）等在内的特定领域，并且对重质基础油产品的需求持续不断。因此，重质基础油产品供不应求。
目前正在研究使用催化反应法制备重质基础油。然而，由于使用常规方法很难获得诸如150BS等高粘度重质基础油，因此使用单反应法获得从低粘度至高粘度范围的重质基础油产品受到了限制。因此，需要制备环境友好并且产率高且粘度范围宽的高品质重质基础油。
发明内容
技术问题
为了解决相关领域面临的问题，本发明的发明人对用于由脱沥青油（DAO）来制备具有多种粘度范围的重质基础油产品（包括高粘度产品(500N、150BS)）的催化反应工艺进行了深入彻底的研究，其中所述脱沥青油（DAO）是通过对常压渣油和减压渣油的混合物（AR/VR）或减压渣油（VR）进行溶剂脱沥青处理（SDA）而获得的，结果发现用于制备高品质环烷基基础油的催化反应工艺也可用于制备重质基础油，由此获得了本发明。
因此，本发明旨在提供一种使用单催化剂体系，同时制备低粘度环烷基基础油和通过常规催化反应工艺难以获得的高粘度重质基础油（150BS）的方法。
技术方案
本发明的一个方面提供了一种使用单催化剂体系同时制备高品质的环烷基基础油和重质基础油的方法，所述单催化剂体系包含加氢处理催化剂、脱蜡催化剂和加氢精制催化剂，所述方法包括：(a)通过适当地分离轻质循环油或油浆来制备用于环烷基基础油的原料，所述轻质循环油或油浆是通过对常压渣油进行流化催化裂解而制得的；(b)通过适当地分离脱沥青油来制备用于重质基础油的原料，所述脱沥青油是通过对减压渣油、或者对含有常压渣油和减压渣油的混合物进行溶剂脱沥青而制得的；(c)在所述加氢处理催化剂的存在下，对(a)中经分离的所述轻质循环油、所述油浆或其混合物、以及(b)中经分离的脱沥青油依次或同时进行氢化处理，从而获得经氢化处理的油级分；(d)在所述脱蜡催化剂的存在下，对所述经氢化处理的油级分进行脱蜡，从而获得脱蜡油级分；以及(e)在加氢精制催化剂的存在下，对所述脱蜡油级分进行加氢精制，从而获得加氢精制的油级分。
有益效果
根据本发明，使用单催化剂体系不仅可以制备具有低粘度的产品，还可以制备使用常规催化反应工艺不可能获得的具有高粘度的重质基础油（150BS等），因而产生经济效益并表现出更优的效率。此外，通过调整常压渣油和减压渣油的比率以及减压蒸馏的分离条件，可以控制最终基础油的等级和产率，从而适当地满足不断变化的市场需求和供应。同时，在根据本发明制备基础油时，在制备过程中排放的环境污染物也能够减少，从而能够制备相比于传统方法对环境友好并具有高产率的高品质基础油。
附图说明
图1示意性示出了通过向单催化剂体系供应利用溶剂脱沥青（SDA）而制得的脱沥青油（DAO）来同时制备高品质的环烷基基础油和重质基础油的工艺，其中环烷基基础油的主要原料为油浆馏分（Cut-SLO）；
图2示意性示出了通过向单催化剂体系供应利用溶剂脱沥青（SDA）而制得的脱沥青油（DAO）来同时制备高品质的环烷基基础油和重质基础油的工艺，其中环烷基基础油的主要原料为脱沥青油浆（DA-SLO）；以及
图3示意性示出了通过以下方式来同时制备高品质的环烷基基础油和重质基础油的工艺，所述方式为：经减压蒸馏从利用溶剂脱沥青（SDA）而获得的脱沥青油（DAO）中分离出重质脱沥青油，随后将所述重质脱沥青油供应至单催化剂体系。
实施本发明的最佳方式
下面将对本发明进行详细描述。
根据本发明，使用单催化剂体系同时制备环烷基基础油和重质基础油的方法包括：如图1所示，制备将要供应至单催化剂体系的原料，通过所述单催化剂体系进行氢化处理（HDT）、催化脱蜡（CDW）和加氢精制（HDF），以及根据粘度范围分离油级分。
具体而言，制备将要供应至单催化剂体系的原料可包括制备环烷基基础油的原料和制备重质基础油的原料。
环烷基基础油的原料主要是通过从油级分（fractions）中分离轻质循环油（LCO）和油浆（SLO）而获得的，所述油级分是通过对石油基烃进行流化催化裂解（FCC）制得的。该FCC过程包括：采用FCC，在500~700℃的温度以及在1~3atm的压力条件下，由常压渣油（AR）制备轻质石油产品，并且FCC用于获得作为主要产物的挥发油级分，以及作为副产物的丙烯、重质裂化石脑油（HCN）、LCO和SLO。使用分离塔分离由此获得的LCO或SLO，而不分离轻质油级分。在本发明中，为了向本发明的单催化剂体系供应原料，LCO和SLO可以单独使用或以预定比例作为混合物使用。
根据本发明的优选实施方案，供应至单催化剂体系的原料SLO可以为通过对FCC SLO进行减压蒸馏而获得的油浆馏分（Cut-SLO），或者是通过对FCC SLO进行溶剂脱沥青而获得的脱沥青油浆（DA-SLO）（图1和2）。
如图1所示，使用真空分离器对油浆进行减压蒸馏，然后根据所需粘度范围适当地切割并混合，由此制备将要供应至单催化剂体系的原料。
如图2所示，使用溶剂脱沥青法（SDA）对油浆进行提取，从而获得脱沥青油浆（DA-SLO），然后可将其供应至本发明的单催化剂体系。用于获得DA-SLO的溶剂脱沥青（SDA）法采用C3和C4作为溶剂通过提取来分离油级分，其中所述溶剂脱沥青法的反应条件包括：沥青质分离器压力为40kg/cm2~50kg/cm2，脱沥青油/沥青提取温度为40℃~180℃，并且溶剂和油的比例（L/kg）为4:1至12:1。
当需要制备诸如电绝缘油和油墨溶剂之类的较轻基础油时，可根据需要将上述油浆（SLO馏分(Cut-SLO)或DA-SLO）与轻质循环油（LCO）混合使用。
在本发明中，环烷基基础油的主要原料包括FCC的输出物SLO，例如对该SLO进行减压蒸馏而获得的馏分-1/2/3，其性质在下表1中示出（馏分-1对应于0~35%的油级分，馏分-2对应于35~50%的油级分，馏分-3对应于50~100%的油级分，馏分-1/2/3是按体积%从轻质部分中分离出的）。
表1
Figure BDA00002663751000051
*MAH：单芳烃
*DAH：二芳烃
*PAH：多芳烃
*TAH：总芳烃
从表1显然可以看出，SLO、馏分-1、馏分-2和馏分-3具有不同的性质，包括硫含量、氮含量、芳烃比例和沸点。除了表1中示出的性质以外，使用减压蒸馏还可获得更多不同的切割馏分。根据本发明的实施方案，可以考虑最终产品的粘度范围和产品构成而适当地调整馏分-1和馏分-2的体积比，从而保证提供最佳的原料。
例如，可以将沸点为约230℃~465℃的馏分-1和沸点为330℃~520℃的馏分-2的混合物供应至本发明的单催化剂体系，从而进行氢化处理、催化脱蜡和加氢精制，由此获得具有各种低/中粘度的高品质环烷基基础油产品，例如N5（在40℃下的动力粘度(K-Vis)为4.2~4.5cSt）、N9(在40℃下的动力粘度为8.9~9.2cSt）、N46(在40℃下的动力粘度为43~47cSt）、N110（在40℃下的动力粘度为98~105cSt）、N460(在40℃下的动力粘度为370~390cSt）等。同时，在制备原料时，当馏分-1和馏分-2的比率被调整至落入相应范围内时，可以控制产品构成比。
根据本发明，使用单催化剂体系不仅可制备环烷基基础油，还可制备重质基础油，从而产生经济效益并表现出更优的效率。
重质基础油的主要原料包括：脱沥青油（DAO），其是通过对减压渣油（VR）、或者对以合适的比例形成的常压渣油（AR）和减压渣油（VR）的混合物进行溶剂脱沥青处理（SDA）而获得的；或者通过对脱沥青油（DAO）进行减压蒸馏而获得的油级分，以适应于具有所需粘度的最终产品，或者最大程度地制备诸如500N或150BS之类的重质等级基础油。
可作为本发明的重质基础油的主要原料的一种脱沥青油（DAO）是通过以下方式获得的：以1:1的比例混合常压渣油（AR）和真空渣油（VR），然后对所得的混合物进行溶剂脱沥青处理（SDA），由此获得脱沥青油（DAO），其性质如下表2所示。在该表中，第一列表示采用SDA获得的DAO（全馏分DAO），第二和第三列表示通过对上述全馏分DAO进行减压蒸馏（V2）而分离得到的轻质脱沥青油（Lt-DAO）和重质脱沥青油（H-DAO）。
表2
从表2明显可以看出，脱沥青油（DAO）的馏分分布比油浆的馏分分布更重且更宽。当使用单催化剂体系对全馏分DAO进行氢化处理/催化脱蜡/加氢精制时，不仅可以获得中等粘度的II类基础油（60N~150N），还可以获得诸如500N/150BS之类的重质基础油。特别是，在考虑到市场需求和产品构成，要以高产率制备对应于500N或150BS的重质基础油的情况中，对全馏分DAO进行减压蒸馏，从而除去Lt-DAO，并且将H-DAO（其可从塔底部获得）用作原料。
如表1和2所示，由于普通的环烷基基础油和重质基础油含有约0.1~0.15重量%的硫、约500~1000ppm的氮和10~20重量%的芳族成分，所以，相比于环烷基基础油和重质基础油，供应至单催化剂体系的原料中的杂质和芳族成分的含量要高得多。
因此，可通过本发明的单催化剂体系，将环烷基基础油的原料和重质基础油的原料转化为具有所需品质的产品。
本发明的单催化剂体系包括加氢处理催化剂、脱蜡催化剂和加氢精制催化剂，从而依次进行加氢处理、催化脱蜡和加氢精制。在该单催化剂体系的各个反应过程中，可根据原料、产品目标和反应条件确定反应温度、反应压力、催化剂类型、液时空速（LHSV）、以及氢气与原料的体积比。特别是，本发明的单催化剂体系替代了制备重质基础油时常规使用的溶剂提取，是对常规使用的用于制备高品质环烷基基础油的催化反应工艺的改进，并且其反应条件得到优化，从而能够以期望的产率同时制备具有期望品质的环烷基基础油和重质基础油。
具体而言，在加氢处理催化剂的存在下，对环烷基基础油的原料和重质基础油的原料进行氢化处理（HDT），从而从其中除去诸如硫、氮、金属和PCA之类的杂质，同时可通过加氢饱和将所含的芳族组分转化为环烷组分。进行氢化处理的原因在于：将链烷烃、环烷烃和芳烃的比例进行有利地调整，以适应于基础油产品的品质和组成；以及除去杂质，以保证得到高品质的基础油。特别是，其主要目的在于：除去有可能在下游脱蜡（或异构化）和加氢精制过程中作为催化剂毒害物的杂质，使其含量低于预定水平。
供应至氢化处理单元的原料包括：轻质循环油、油浆或其混合物，它们均来自流化催化裂解；以及由溶剂脱沥青而得到的脱沥青油。考虑到最终基础油的期望等级和产率，可以在HDT催化剂的存在下，依次或同时对这些油级分进行HDT。因此，本发明中所用的术语“同时制备”不应当被局限性地理解为仅仅是指使用单一工艺同时或可供替代地获得两种或更多种基础油产品，而应当理解为是指：在使用本发明的单催化剂体系制备高品质的环烷基基础油和/或重质基础油时，可根据最终基础油的期望类型，单独制备出高品质的环烷基基础油或重质基础油。
在以下条件下进行加氢处理（HDT），所述条件包括：反应温度为300~410℃，反应压力为30~220kg/cm2g，LHSV为0.1~3.0hr-1，并且氢气和原料的体积比为500~3,000Nm3/m3，从而可在最佳的反应温度、反应压力和氢气供应条件下大幅减少原料中的杂质（如硫、氮、金属等）以及双环或多环芳族化合物的含量。因此，应当这样进行氢化处理：使得在满足对下游催化剂的寿命无影响的杂质含量的范围内，其反应苛刻程度尽可能得低。原因在于：反应产物粘度降低的程度随着反应苛刻程度的提高而成比例地升高，从而在相同程度下产生的基础油产品的产率有所下降。
氢化处理工艺中所用的催化剂包括选自元素周期表第6族、第9族和第10族的金属中的一者或多者，特别是包括选自Co-Mo、Ni-Mo及其组合中的一者或多者。然而，本发明中所用的加氢处理催化剂不限于此，任意加氢处理催化剂均可以不受限制地使用，只要其对于氢化饱和以及去除杂质而言有效即可。
HDT后获得的油级分中的杂质水平显著降低，并具有合适的芳族组分，考虑到油级分对下游催化剂的影响，其可含有150ppm或更低的硫（特别是100ppm或更低）以及50ppm或更低的氮（特别是10ppm或更低）。
由于HDT后获得的油级分中的杂质非常少，所以下游催化脱蜡反应可更稳定、更有效地发生，从而使得基础油的产率高（即产量损失小）并且选择性高，从而获得高品质的基础油。
在本发明的单催化剂体系中的脱蜡催化剂的存在下，对HDT后获得的油级分进行脱蜡。本发明的脱蜡处理是指，采用异构化或裂解反应来降低或除去会破坏低温性能（如倾点或雾点）的正链烷烃。因此，进行脱蜡处理后，所得的油级分可具有良好的低温性能，从而能够满足基础油的倾点指标。
催化脱蜡处理是在以下条件下进行的，所述条件包括：反应温度为250~410℃，反应压力为30~200kg/cm2g，LHSV为0.1~3.0hr-1，并且氢气和原料的体积比为150~1000Nm3/m3。
催化脱蜡处理中所用的催化剂包括载体和其负载的金属。载体为具有酸性位点的载体，选自分子筛、氧化铝、二氧化硅-氧化铝。其中，分子筛包括结晶硅铝酸盐（沸石）、SAPO、ALPO等，具有10元氧环的中孔分子筛的例子包括SAPO-11、SAPO-41、ZSM-5、ZSM-11、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35和ZSM-48，具有12元氧环的大孔分子筛的例子包括FAU、贝塔（Beta）和MOR。
脱蜡催化剂中所用的金属包括具有氢化活性的金属，其选自元素周期表第2、6、8、9和10族的金属。特别有用的是第9和10族（即第VIII族）金属中的Co、Ni、Pt或Pd，以及第6族（即第VIB族）金属中的Mo或W。
在催化脱蜡过程中仅制备环烷基基础油时，作为原料使用的SLO馏分（Cut-SLO）和LCO具有非常低的链烷烃含量和较高的芳烃含量，因而脱蜡反应物的量相对较小，而原料中难以处理的杂质（硫、氮等）含量较高。因此，相对有利的是使用包含Ni(Co)/Mo(W)的脱蜡催化剂，该催化剂无论是在杂质存在还是不存在的情况下都能良好地发挥作用，并且具有高的裂化活性。此外，还可使用异构化催化剂（第10族金属基催化剂）将正链烷烃异构化为异链烷烃，从而制备高品质的环烷基基础油。尽管采用贵金属的异构化催化剂通常在较多杂质的存在下不能良好地发挥作用，但是在本发明中通过HDT来控制杂质，因此可考虑最终产物的性能和产率来选择性地使用这样的催化剂。
在使用脱沥青油（DAO）来制备重质基础油的情况下，由溶剂脱沥青处理（SDA）单元的提取而获得脱沥青油，因此其具有相对较高的链烷烃含量。因此，具有高裂化活性的Ni(Co)/Mo(W)催化剂可用于脱蜡。但是，当使用上述催化剂时，润滑油的产率可能会相对降低，并且粘度可能会发生更大程度的下降。因此，采用了贵金属的、用于使正链烷烃异构化为异链烷烃的异构化催化剂适于满足目标倾点。
为了使用本发明的单催化剂体系从不同原料同时制备高品质的环烷基基础油和重质基础油，可采用Ni/Mo催化剂或异构化催化剂（第10族金属基催化剂）。考虑到同时制备所涉及的产率和性能，采用异构化催化剂（第10族金属基催化剂）是更有利的。特别是，相比于使用Ni-Mo脱蜡催化剂的情况，在使用异构化催化剂的情况下可同时制备在性能和产率方面相当或更优的高品质环烷基基础油和重质基础油。
在所述单催化剂体系中的加氢精制催化剂的存在下，对脱蜡油级分进行加氢精制。根据产品需求，在加氢精制催化剂的存在下，用加氢精制处理从脱蜡油级分中除去烯烃和多环芳族组分，从而保证润滑油产品的稳定性（例如氧化稳定性、热稳定性、UC等），特别是在制备高品质环烷基基础油时能够最终控制芳族成分（尤其是在环烷基基础油的情况下，根据产品的应用来控制芳族成分是非常重要的）。该处理通常是在以下条件下进行的，所述条件包括：温度为150~300℃，压力为30~200kg/cm2，LHSV为0.1~3h-1，并且氢气和供入的油级分的体积比为300~1500N m3/m3。
加氢精制处理中所用的催化剂以负载有金属的载体的形式提供，其中所述金属包括选自元素周期表第6、8、9、10和11族的具有氢化活性的元素中的一种或多种，特别是包括以下的硫化物：Ni-Mo、Co-Mo、Ni-W，或者是诸如Pt或Pd的贵金属。
加氢精制处理中所用催化剂的载体可包括具有大表面积的二氧化硅、氧化铝、二氧化硅-氧化铝、二氧化钛、氧化锆或沸石，特别是包括氧化铝或二氧化硅-氧化铝。载体能够提高金属的分散性，从而改善氢化性能并控制酸性位点，以便抑制产品的裂化和焦化。
氢化处理（HDT）、催化脱蜡（CDW）和加氢精制（HDF）之后的液体产品或反应器输出物完全可被用作环烷基基础油和重质基础油产品，但是也可根据应用领域以及环烷基基础油和重质基础油的产品粘度等级，使用分馏器对其进行分离。采用上述分离，可最终确保得到各种粘度等级的基础油产品。
根据本发明制备的环烷基基础油和重质基础油可包括作为环烷基基础油的N460（40℃动力粘度：350~420cSt）、或作为重质基础油的150BS（40℃动力粘度：500~600cSt），它们均不可能通过使用常规方法而获得。例如，可对SLO进行减压蒸馏和切割，并且可适当地混合所得的油馏分，从而获得期望的产品构成。可供替代的是，可将H-DAO与重质SLO馏分（Cut-SLO）的一部分（例如SLO55~65%中馏分）合并，从而更多地制备重粘度等级的环烷基基础油（如N-460）和重质基础油（如150BS）。
当使用本发明的单催化剂体系时，不仅可获得低粘度的产品，还可获得高粘度的重质基础油产品，此外还可控制产品类型和产率，因而产生了经济效益并表现出更优的效率。
本发明的实施方式
通过以下实施例能更好地理解本发明，提出这些实施例是为了示例，而不应理解为是对本发明的限制。
实施例1：由FCC输出物制备基础油
在表1的SLO馏分（Cut-SLO）中，以6:4的体积比混合馏分-1和馏分-2以制备原料，然后在具有加氢脱硫（HDS）、加氢脱氮（HDN）和加氢脱金属（HDM）活性的市售催化剂的存在下，在以下条件下对所述原料进行HDT，所述条件包括：LHSV为0.5hr-1，压力为150kg/cm2g，反应温度为370℃，并且氢气和油的比率为1500NL/L，从而将硫和氮分别降低至小于或等于100ppm、小于或等于10ppm。
随后，使用含Pt/沸石的异构化催化剂对HDT后获得的油级分进行催化脱蜡（CDW）单元的处理，并使用由(Pt/Pd)/Al2O3组成的HDF催化剂进行HDF。在以下反应条件下进行CDW和HDF，所述条件包括：反应压力为140~150kg/cm2g、LHSV为1.0~2.0hr-1，并且氢气和油的比率为400~600Nm3/m3。这样，CDW的反应温度为330~360℃，并且HDF的反应温度为200~250℃。设定该反应温度使得CDW输出物的倾点为-40至-45℃。
本实施例的原料和通过HDT/CDW/HDF后的反应产物（使用分馏器进行分离以前）的性质在下表3中示出。
表3
Figure BDA00002663751000121
从表3中明显可以看出，HDF后获得的油级分完全可以用作环烷基基础油产品，或者可在下游分馏器中由其分离出最终的环烷基基础油，从而获得由粘度等级划分的各种产品。分离得到的最终的环烷基基础油的性质在下表4中示出。
表4
Figure BDA00002663751000131
实施例2：由SDA输出物（H-DAO经过减压蒸馏）制备基础油
在与由SLO馏分（Cut-SLO）制备环烷基基础油相同的（单）催化剂/处理条件下，以高产率制备重质基础油（500N/150BS等）。具体而言，将表2中示出的重质脱沥青油（H-DAO）在具有HDS、HDN和HDM活性的市售催化剂的存在下，在下述条件下进行HDT，所述条件包括：LHSV为0.5~1.0hr-1，压力为150kg/cm2g，反应温度为350~360℃，并且氢气和油的比率为1,000~1500NL/L，从而将硫和氮分别降低至小于或等于50ppm、小于或等于5ppm。
随后，使用含Pt/沸石的异构化催化剂对HDT后获得的油级分进行CDW，并使用由(Pt/Pd)/Al2O3组成的HDF催化剂进行HDF。在以下条件下进行反应，所述条件包括：反应压力为140~150kg/cm2g，LHSV为1.0~2.0hr-1，并且氢气和油的比率为400~600Nm3/m3。这样，CDW的反应温度为330~360℃，并且HDF的反应温度为200~250℃。设定该反应温度使得CDW输出物的倾点为-20℃或更低。
本实施例的原料和通过HDT/CDW/HDF后的反应产物（使用分馏器分离以前）的性质在下表5中示出。
表5
Figure BDA00002663751000141
从表5中明显可以看出，保证得到了在40℃下动力粘度约为75~80的高粘度油级分，因而总的油级分可用作产品，或者可在下游分馏器中由其分离出最终的重质基础油，从而获得诸如500N和150BS之类的高粘度产品。分离得到的最终的基础油的主要性质在下表6中示出。在使H-DAO经过所述单催化剂体系而获得的基础油的情况下，测得500N或更高的重质基础油的产率为78~80%。
表6
实施例3：由SDA输出物（DAO未经过减压蒸馏）制备基础油
在与由SLO馏分（Cut-SLO）和H-DAO制备环烷基基础油和重质基础油时相同的（单）催化剂/处理条件下，由DAO（未经过减压蒸馏）制备基础油。具体而言，将表2中示出的全馏分DAO在具有HDS、HDN和HDM活性的市售催化剂的存在下，在下述条件下进行HDT，所述条件包括：LHSV为0.5~1.0hr-1，压力为150kg/cm2g，反应温度为350~360℃，并且氢气和油的比率为1,000~1500NL/L，从而将硫和氮分别降低至小于或等于50ppm、小于或等于5ppm。
随后，使用含Pt/沸石的异构化催化剂对HDT后获得的油级分进行CDW，并且在由(Pt/Pd)/Al2O3组成的HDF催化剂的存在下进行HDF。在以下条件下进行所述反应，所述条件包括：反应压力为140~150kg/cm2g，LHSV为1.0~2.0hr-1，并且氢气和油的比率为400~600Nm3/m3。这样，CDW的反应温度为310~340℃，HDF的反应温度为200~250℃。设定该反应温度使得CDW输出物的倾点为-40℃或更低。
本实施例的原料和通过HDT/CDW/HDF后的反应产物（使用分馏器分离以前）的性质在下表7中示出。
表7
Figure BDA00002663751000151
从表7中明显可以看出，低粘度或中等粘度的产品（在40℃下的动力粘度为约32.5以及在100℃下的动力粘度为约4.1）的含量相当大。（在实施例2中仅处理H-DAO的情况下，主要包含的是在40℃下动力粘度为约80的重质基础油，如500N或更高）。将总的油级分根据粘度范围加以分离。所得结果在下表8中示出。
表8
Figure BDA00002663751000161
从表8中明显可以看出，生成的轻质或中质基础油产品（如60/70N、100N、150N）的量为约40~45%，生成的重质基础油（如500N或更高）的量相对较低，为小于或等于30%。在实施例2和3中，可以看到制备出了诸如500N或更高的重质基础油产品。此外，采用脱沥青处理而获得的DAO可以原样使用，或者可使其经过减压蒸馏，从而控制最终产物的类型和产率。
实施例4：由包含FCC输出物和SDA输出物的混合物制备基础油
由H-DAO（重质基础油的主要原料）和重质级分（SLO50~65%馏分，环烷基基础油的主要原料）的混合物，在与上述实施例相同的（单）催化剂/处理条件下，以高产率制备重质基础油（如500N/150BS）。在将环烷基基础油的原料按照本实施例进行混合的情况下，诸如150BS的重质基础油的芳烃含量会升高，从而能够制备低温性能得到提高的产品。将表2中的H-DAO与下表9所示的环烷基基础油的原料（SLO50~65%馏分）以7:3的质量比混合，从而制得原料。原料的性能在下表9中示出。
表9
Figure BDA00002663751000171
在具有HDS、HDN和HDM活性的市售催化剂的存在下，在下述条件下对上述原料进行HDT，所述条件包括：LHSV为0.5~1.0hr-1，反应压力为150kg/cm2g，反应温度为360~380℃，并且氢气和油的比率为1,500~2,000NL/L，从而将硫和氮分别降低至小于或等于100ppm、小于或等于10ppm。
随后，在含Pt/沸石的异构化催化剂的存在下，对HDT后获得的油级分进行CDW，并且在由(Pt/Pd)/Al2O3组成的HDF催化剂的存在下进行HDF。在以下条件下进行反应，所述条件包括：反应压力为140~150kg/cm2g、LHSV为1.0~2.0hr-1，并且氢气和油的比率为400~600Nm3/m3。这样，CDW的反应温度为330~360℃，并且HDF的反应温度为200~250℃。设定该反应温度使得CDW输出物的倾点为-20℃或更低。
本实施例的原料和通过HDT/CDW/HDF后的反应产物（使用分馏器分离以前）的性质在下表10中示出。
表10
Figure BDA00002663751000181
从表10中明显可以看出，保证得到了高粘度的油级分（在40℃下的动力粘度约为137，并且在100℃下的动力粘度为13.6），并且总的油级分可原样用作产品，或者可在下游分馏器中由其分离出最终的重质基础油，以获得诸如500N和150BS之类的高粘度产品。总而言之，可以保证重质基础油（例如500N或更高）达到85%或更高的高产率（特别是在150BS的情况下，产率为30%或更高）。分离得到的最终的基础油的主要性质在下表11中示出。
表11
Figure BDA00002663751000182
实施例5：使用异构化催化剂（第10族金属基催化剂）或Ni/Mo催化剂作为脱蜡催化剂来制备基础油
使用异构化催化剂（第10族贵金属基催化剂）和Ni/Mo催化剂制备重质基础油产品并比较它们的性能。具体而言，将表2中的H-DAO在具有HDS、HDN和HDM活性的市售催化剂的存在下，在下述条件下进行HDT，所述条件包括：LHSV为0.5~1.0hr-1，反应压力为150kg/cm2g，反应温度为350~360℃，并且氢气和油的比率为1,000~1500NL/L，从而将硫和氮分别降低至小于或等于50ppm、小于或等于5ppm。
随后，使用两种催化剂对HDT后获得的油级分进行CDW，其中一种催化剂为包含沸石载体及其负载的第10族金属Pt的异构化催化剂，另一种催化剂为含有相同的沸石载体及其负载的Ni/Mo金属的催化剂，并且在由(Pt/Pd)/Al2O3组成的HDF催化剂的存在下进行HDF。在以下条件下进行CDW，所述条件包括：反应压力为140~150kg/cm2g、LHSV为1.0~2.0hr-1，并且氢气和油的比率为400~600Nm3/m3。这样，CDW的反应温度为310~380℃，并且HDF的反应温度为200~250℃。设定CDW的该反应温度使得CDW输出物的倾点为-20~25℃。
反应完成后，使用两种类型的脱蜡催化剂的反应温度和基础油产率在下表12中示出。
表12
Figure BDA00002663751000191
从表12中明显可以看出，在除了脱蜡催化剂不同之外、单催化剂体系的反应条件均相同的情况下，比较重质基础油产品的产率和反应温度可见，在由DAO制备重质基础油时，负载有第10族贵金属的异构化脱蜡催化剂优于使用Ni/Mo负载型催化剂时的情况。
尽管为了示例性的目的公开了本发明的优选实施方案，但是本领域技术人员能够理解，在不脱离随附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，可以对本发明进行多种改变、添加或替换。

Claims (9)

1.一种使用单催化剂体系同时制备高品质的环烷基基础油和重质基础油的方法，所述单催化剂体系包含加氢处理催化剂、脱蜡催化剂和加氢精制催化剂，所述方法包括：
(a)通过适当地分离轻质循环油或油浆来制备用于环烷基基础油的原料，所述轻质循环油或油浆是通过对常压渣油进行流化催化裂解而制得的；
(b)通过适当地分离脱沥青油来制备用于重质基础油的原料，所述脱沥青油是通过对减压渣油、或者对含有常压渣油和减压渣油的混合物进行溶剂脱沥青而制得的；
(c)使用所述加氢处理催化剂，对(a)中经分离的所述轻质循环油、所述油浆或其混合物、以及(b)中经分离的所述脱沥青油依次或同时进行氢化处理，从而获得经氢化处理的油级分；
(d)使用所述脱蜡催化剂，对所述经氢化处理的油级分进行催化脱蜡，从而获得脱蜡油级分；以及
(e)使用所述加氢精制催化剂，对所述脱蜡油级分进行加氢精制，从而获得加氢精制的油级分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中(c)中所用的油浆为通过对来自FCC（流化催化裂解）的油浆进行减压蒸馏而获得的油浆馏分，或者是通过对流化催化裂解分离出的油浆进行溶剂脱沥青而获得的脱沥青油浆。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中(c)中所用的脱沥青油是通过对来自SDA（溶剂脱沥青处理）的脱沥青油进行减压蒸馏而获得的重质脱沥青油。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：(f)根据粘度等级对所述加氢精制的油级分进行分级。
5.根据权利要求1所述的方法，其中(c)中所述的加氢处理是在以下条件下进行的，所述条件包括：反应温度为300℃~410℃，反应压力为30kg/cm2g~220kg/cm2g，以及液时空速为0.1hr-1~3.0hr-1；并且所述加氢处理催化剂包含选自元素周期表第6族和第8至10族的元素中的一种或多种组分。
6.根据权利要求1所述的方法，其中(d)中所述的脱蜡是在以下条件下进行的，所述条件包括：反应温度为250℃~410℃，反应压力为30kg/cm2g~200kg/cm2g，以及液时空速为0.1hr-1~3.0hr-1；并且所述脱蜡催化剂包含选自分子筛、氧化铝、以及二氧化硅-氧化铝中的一种或多种载体，以及选自元素周期表第2族、第6族、第9族和第10族的元素中的一种或多种金属。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述脱蜡催化剂包含选自SAPO-11、SAPO-41、ZSM-5、ZSM-11、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、FAU、BETA和MOR中的一种或多种载体，以及选自铂、钯和镍中的一种或多种金属。
8.根据权利要求1所述的方法，其中(e)中所述的加氢精制是在以下条件下进行的，所述条件包括：反应温度为150℃~300℃，反应压力为30kg/cm2g~200kg/cm2g，以及液时空速为0.1hr-1~3.0hr-1；并且所述加氢精制催化剂包含选自二氧化硅、氧化铝、二氧化硅-氧化铝、二氧化钛、氧化锆和沸石中的一种或多种载体，以及选自元素周期表第6族、第8族、第9族、第10族和第11族的元素中的一种或多种金属。
9.根据权利要求4所述的方法，其同时制备高品质的环烷基基础油和重质基础油，其中(f)中分离出的环烷基基础油包含在40℃下动力粘度为350cSt~550cSt的环烷基基础油，并且(f)中分离出的重质基础油包含在40℃下动力粘度为500cSt~600cSt的重质基础油。
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