CN1055953C - 溶剂精制－加氢处理生产润滑油基础油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种润滑油基础油生产方法，采用溶剂精制-中压加氢处理工艺过程。在中压加氢处理过程中，进料首先通过一段含沸石的加氢裂化催化剂床层，然后再通过一段不含沸石的加氢处理催化剂床层。本发明的方法不仅可以在中压下大幅度提高润滑油基础油的粘度指数，而且通过两个催化剂床层的级配，达到保证产品收率的同时，降低反应温度的目的。
Description
本发明涉及一种加氢处理生产高粘度指数润滑油基础油的工艺过程。
传统生产润滑油基础油的过程是“老三套”工艺，即溶剂精制、溶剂脱蜡和白土精制。但由于适宜用传统工艺生产润滑油基础油的原油产量越来越少，质量愈来愈差；其次由于工艺技术的长足进步，各行业对润滑油质量要求逐年提高，导致传统工艺难以满足生产高粘度指数润滑基础油的要求。
基于上述原因，加氢法生产高粘度指数润滑油基作为较佳的工艺过程之一，由于其对原料适应性强，操作灵活性大，润滑油收率高，而被广泛采用。加氢处理生产高粘度指数润滑油工艺主分为两类：其一是以馏分油直接高压加氢处理生产高粘度指数润滑油，另一类是以馏分油为进料，采用溶剂精制--中压加氢处理生产高粘度指数润滑油。
本发明相关的典型技术是US 4,383,913、以重质VGO和脱沥青油(HVGO和DAO)为原料；其原料的粘度指数低于80，在总压10.5～21.1MPa，反应温度360～427℃，液时空速0.4～2.5h-1的临氢条件下加氢处理，上述原料经过一种含沸石的裂化催化剂，将原料中的非理想组分转化，再经过一种不含沸石的催化剂进一步转化。从而生产出高粘度指数的润滑油基础油。
US 4,383,913所描述的工艺过程，是在高压的条件下实现的，存在着装置的一次性投资高，操作费用大等缺陷。
在本发明的目的在于，开发一种在中压下最大限度生产高粘度指数润滑油基础油的工艺技术，拓展润滑油基础油原料来源，降低生产装置投资和操作费用，增加产品收率，降低反应温度，并通过催化剂级配优化，在较低的反应温度下保证高的产品粘度指数的同时获得更高的产品收率。
本发明采用溶剂精制--中压加氢处理工艺，特别是在中压加氢处理过程中采用一种含沸石的加氢裂化催化剂与一种不含沸石的加氢处理催化剂进行级配，将润滑油馏分经溶剂精制后，原料中的非理想组分硫、氮、氧和稠环烃得到一定程度的脱除，进而降低了加氢转化深度，可以中压较缓和的条件下生产高粘度指数润滑油基础油。可以利用炼厂现有溶剂精制装置，具有投资低、简单易行的特点。
本发明可以采用常规的溶剂精制方法，除去部分非理想组分，以减轻加氢处理过程的负荷，使该过程在中压下操作成为可能。
本发明的中压加氢处理过程是以溶剂精制油为原料油，其粘度指数一般容许低于50，甚至容许低于20，在中压临氢的条件下，原料经过种含沸石的催化剂，原料油中非理想组分裂化成润滑油理想组分和部分轻质组分，再经过一种不含沸石的加氢催化剂进行进一步的加氢，从而生产出高粘度指数的润滑油基础油。
本发明的原料是重质VGO和DAO的溶剂精制油，精制溶剂可以是糠醛、酚和N-甲基吡咯烷酮等。溶剂精制油粘度指数一般可以低于50，甚至可以在10～-20之间，沸点应高于300℃，最好是大于350℃的馏分。
溶剂精制过程不能使原料中的非理想组分进行化学转化，因此，它只能处理适宜生产润滑油的原料。而对于不适宜生产润滑油的原料，加氢法生产润滑油基础油是一标准工艺过程，加氢裂化催化剂选择裂化低粘度指数的化合物，如多环芳烃、多环环烷烃及硫、氮、氮化合物。高粘度指数的化合物不发生裂化，进而改善了润滑油基础油的质量。
由于适宜生产润滑的原料，越来越少，不得不使用非润滑油型的原料生产润滑油；另外对润滑油的质量要求不断提高。这些原料的粘度指数很低。这标志着和早期的原料生产高粘度指数的润滑油基础油相比，目前的原料将有更多低粘度指数化合物被转化，加氢裂化转化率将会更高，即可以较低的温度和较大的空速下操作。当用无定型催化剂进行转化时，需要非常低的空速和较高的反应温度。
用含有结晶沸石的催化剂，可以从原料中生产润滑油基础油。典型的结晶沸石化合物包括八面沸石、丝光沸石，分散于无定型的加氢裂化催化剂的载体上，这些催化剂比无定型的SiO2～Al2O3或Al2O3载体的裂化催化剂有更高的活性，对给定的体积的催化剂，可以使更多的原料裂化。然而含有沸石的催化剂有一个缺点，那就是不象不含沸石催化剂有良好的选择性，也就是说催化剂裂化低粘度指数的化合物，而极少裂化高粘度指数的化合物。
本发明方法中，第一段加氢裂化催化剂用于除去非理想的杂原子、芳烃的饱和及对环烷烃的裂化。通过第一段催化剂有限的转化，破坏链烷烃组分是有限的，因而可以保证目的产品的收率不致大幅度降低；然后从第一段流出的物流通过第二段不含沸石的加氢催化剂，在这里芳烃分子被饱和成环烷烃化合物，杂原子被除去，保留拥有高粘度指数的化合物。第二段催化剂趋于对高粘度指数的化合物不裂化，它不同第一段催化剂。
加氢处理转化将在特定的条件下进行，温度在350～420℃，体积空速在0.3～1.5h-1，总压在4.0～10.0MPa；氢油体积比为400～1500。
用两段催化剂的工艺过程，被描述成与一个反应仅有沸石的催化剂的系统有高的润滑油收率和粘度指数，同样两段法比单一的不含沸石的催化剂系统具有高的空速。
在这一发明中，对于新的原料，两段的条件改变是必要的。可以最大的限度生产高粘度指数产品。在炼厂中通过改变床层的温度是最好的方法。
选择一个反应器中含有两种催化剂是我们希望的，原料直接通过第一层催化剂，然后再通过第二层催化剂转化成产品，两层催化剂的总量是以体积配比来计算的。其比例，如果第一层含10～50v％的沸石催化剂，第二层含有90～50v％的无定型的催化剂，在这种情况下，不会使整个产品的粘度指数变低，而可以使反应器的处理量大大增加。
含沸石的催化剂是在不含沸石的加氢处理催化剂载体上分散结晶沸石，其沸石含量可以是5～20w％，结晶沸石是八面沸石，无沸石的加氢处理催化剂的载体是典型的耐火的氧化物载体，如Al2O3，SiO2，B2O3，TiO2等或不同氧化物之间相结合，例如SiO2～Al2O3。
含沸石的催化剂也含有金属组分，在实际上金属的选择是从VIB和VIII族的金属，其比例是10～25w％，金属组分的重量百分比是指还原态的金属与整个催化剂的重量配比。
无定型的催化剂可同样含有催化金属组分，在实际中，金属组分可以联合使用。如上，催化剂金属组分的百分含量对VIII族金属可以2～10w％，对VIB族金属可以2～25w％。
为提高两种催化剂在中压下的活性、选择性和稳定性，引入助剂是必要的。如氟化物，其含量在1～7w％。
与现有技术相比，由于本发明采用溶剂精制与加氢处理相结合的方法，可以最大限度生产高粘度指数润滑油基础油，拓展了润滑油基础油原料来源，降低了生产装置投资和操作费用，增加产品收率，降低反应温度，并通过催化剂级配优化，在较低的反应温度下保证高的产品粘度指数的同时，获得更高的产品收率。
实例1
本例用于论证仅用含沸石的催化剂与两个层装催化剂系统的比较，原料是溶剂精制油，沸点范围在340～525℃，其性质如下：
密度(20℃)，kg/m3 909.0
S，μg/g 1200
N，μg/g 278
粘度指数(脱蜡油) -2
原料通过两个不同的试验被裂化来比较催化剂的特性。在第一个试验当中，见表1，原料与含有沸石的催化剂接触；在第二试验中，见表2，原料与层装催化剂系统接触，催化剂的组成是30v％含沸石的催化剂在上面，70v％的无定型催化剂在下面。
表1
催化剂，沸石/无定型(V) 100/0
反应温度，℃ 365 370 375
370+℃润滑油收率，m％ 41.0 37.0 31.0
粘度指数(VI) 70 80 90
倾点，℃ -12 -12 -12
表2
催化剂，沸石/无定型(V) 30/70
反应温度，℃ 375 380 385
370+℃润滑油收率，m％ 41.0 37.0 31.0
粘度指数(VI) 82 92 102
倾点，℃ -12 -12 -12
表1、2所列数据清楚地表明：在相同370+℃润滑油收率的条件下，试验中的仅含沸石的催化剂给出的产品的粘度指数比试验中层装系统的催化剂给出的产品粘度指数低12个单位。前者反应器温度比后者低10℃。两个反应器的加氢处理条件是，体积空速0.5h-1，总压8.0MPa，氢油体积比800。
实例2
本例用于论证两个催化剂系统的组成变化对反应温度和产品收率的影响。第一层含沸石催化剂体积变化从0～50v％，对产品的粘度指数没有不利的影响，本例试验原料同实例1。
这三种不同的催化剂系统组成情况列于下表中
催化剂系统 v％ v％
含沸石催化剂 无定型催化剂
A 0 100
B 30 70
C 50 50
每个系统的加氢裂化条件是体积空为0.5h-1，总压为8.0MPa，氢油体积比为800。A、B和C催化剂系统的试验结果见表2、3和4，从表2、3和4可知：催化剂系统A、B和C比较，随着第一层沸石催化剂含量的增加，反应温度在降低，使催化剂系统活性提高。而各催化剂系统370+℃润滑油收率对应的粘度指数并未发生变化。证明含有＜50v％含沸石催化剂用于反应器系统，在产品质量上没有发生变化。
表3：
催化剂，沸石/无定型(V) 0/100
反应温度，℃ 380 385 390
370+℃润滑油收率，m％ 41.0 37.0 31.0
粘度指数(VI) 82 92 102
倾点，℃ -12 -12 -12表4催化剂，沸石/无定型(V) 50/50反应温度，℃ 370 375 380370+℃润滑油收率，m％ 41.0 37.0 31.0粘度指数(VI) 82 92 102倾点，℃ -12 -12 -12
Claims (4)
1.一种润滑油基础油生产方法，采用加氢处理工艺，其特征在于润滑油基础油原料在进行加氢处理之前首先经过溶剂精制，所说的加氢处理是在反应条件下，使原料依次通过第一段含沸石的加氢裂化催化剂床层和第二段无定型加氢处理催化剂床层，含沸石的催化剂床层占总床层的10～50v％，加氢反应条件是：反应温度350～420℃，体积空速0.3～1.5h-1，压力4.0～10.0MPa和氢油体积比400～1500。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于所说的加氢裂化催化剂含有沸石5～20w％，含加氢金属10～25w％。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于所说的无定型加氢处理催化剂含有VIII族金属2～10w％、VI族金属2～25w％。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于适用的原料为大于300℃石油馏分，其粘度指数低于50。
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