CN1088088C - 一种润滑油加氢补充精制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种润滑油加氢补充精制工艺的改进方法,包括在加氢条件下将溶剂精制一溶剂脱蜡或溶剂脱蜡一溶剂精制工艺过程生产的润滑油料与分层装填的脱蜡催化剂I和精制催化剂II接触。催化剂I和催化剂II的装填体积比为0.03~0.30。本发明方法的优点在于,可以加工较差原料,且催化剂成本较低,在润滑油加工过程中倾点不回升,还可以制备低倾点润滑油基础油。

Description

一种润滑油加氢补充精制方法
本发明涉及一种润滑油加氢补充精制工艺方法,更具体地说是在单级多层催化剂体系中,实现加氢脱蜡和加氢补充精制工艺过程。
润滑油加氢补充精制是一种在缓和条件下的加氢过程。其主要是脱出经溶剂精制和溶剂脱蜡过程后的润滑油组分中残存的少量的硫、氮、氧等杂质,以改善油品的颜色安定性和气味等。但发现,润滑油组分,尤其是石蜡基基础油组分经加氢后,倾点均有不同程度的回升,有的甚至回升10℃以上,这样就会增加其它工序的加工深度,使油品的收率下降,加工能耗增大。润滑油加氢补充精制产品的倾点回升和颜色改善的程度与催化剂的加氢性能和加氢深度有很大关系。一般来说,催化剂加氢能力强,加氢工艺条件苛刻,其脱色效果好,但产品的倾点回升的幅度也大。如何解决现有加氢补充精制工艺生产润滑油倾点回升高,以及利用加氢补充精制工艺生产低倾点润滑油等问题是炼制者面对的重大任务之一。
中国专利CN1176290A公开了一种润滑油加氢补充精制工艺,包括在反应温度200~350℃,氢分压1.0~10.0MPa、液体体积空速0.5~5.0h-1、氢油体积比80~500的条件下,将润滑油料依次与体积比为0.05~0.7的分层装填的精制催化剂I和催化剂II接触,催化剂I由0.5~3.0m%至少第VIII族一种元素、3.5~14.5m%至少一种VIB族元素及氧化铝组成,催化剂II由1.0~5.0m%至少一种VIII族元素、10.0~34.0m%至少一种VIB族元素及氧化铝组成,所得产品颜色好、倾点回升小、稳定性好。但这种组合催化剂系统用于润滑油加氢补充精制工艺过程,还是存在倾点回升,尤其是当处理较差原料或对产品质量要求高时,产品倾点回升较大。这样就会增加其它加工工序的加工深度,使油品收率下降,加工能耗增大。更不能起到降低润滑油倾点的作用。
CN87105808A公开了一种加氢裂化润滑油基础油料的加氢脱蜡改进方法。该方法包括加氢裂化、溶剂脱蜡基础油料的加氢脱蜡和加氢补充精制的单级多层催化剂体系。在第一层中,加氢裂化、溶剂脱蜡油料被催化脱蜡,采用的是脱蜡催化剂,例如硅铝酸盐催化剂;在第二层中,催化脱蜡油料被加氢补充精制,采用的是含有贵金属催化剂,例如具有氧化铝或含硅载体的钯加氢处理催化剂。该方法对使用的加氢裂化、溶剂脱蜡基础油料提出了苛刻的要求:低于20μg·g-1的硫含量,低于20μg·g-1的氮含量和低于2.0m%的蜡含量。该方法虽解决了加氢裂化—溶剂脱蜡基础油料长期储存或被高蜡原料造成污染所产生的油品浑浊问题,但没有涉及精制后油品倾点回升的问题。同时,该方法不能处理质量较差的油料,限制硫和氮含量低于20μg·g-1,且所用贵金属催化剂成本较高。
本发明的目的是克服现有润滑油加氢补充精制工艺在处理较差原料或对产品质量要求较高时,产品倾点回升较高以及不能生产低倾点润滑油等缺点,并解决现有加氢脱蜡和加氢补充精制单级多层催化剂体系中,存在的对原料硫、氮有严格限制和加氢补充精制层使用贵金属加氢催化剂造成的成本增加等不足,提供一种精制过程中倾点不回升,甚至可以制备低倾点基础油的润滑油加氢补充精制工艺方法。
本发明提供的润滑油加氢补充精制工艺方法包括
反应条件为:反应温度200~360℃;
            氢分压1.0~16.0MPa;
            液体体积空速0.4~4.0h-1
            氢油体积比80~1200;
原料:溶剂精制—溶剂脱蜡或溶剂脱蜡—溶剂精制工艺过程生产的润滑油料。
催化剂:分层装填的催化剂I和催化剂II,所述催化剂I是具有加氢脱蜡活性的催化脱蜡催化剂;催化剂II是具有较高加氢活性的非贵金属加氢补充精制催化剂。催化剂I和催化剂II的装填体积比为0.03~0.30。
按照本发明提供的工艺,优化的工艺条件为:反应温度220~340℃、氢分压2.0~16.0MPa、液体体积空速0.5~3.0h-1、氢油体积比150~800。
按照本发明提供的工艺,使用的基础油料是经传统的溶剂精制—溶剂脱蜡工艺或溶剂脱蜡—溶剂精制工艺生产的。所采用的烃原料一般含有芳香族化合物和环烷族化合物以及不同链长的正构和异构的烷烃。这类原料的沸点高于300℃,优选沸点高于350℃,并经溶剂精制—溶剂脱蜡工艺或溶剂脱蜡—溶剂精制工艺生产的减压瓦斯油(VGO)和脱沥青油(DAO)。还可以用页岩油、液化煤、焦化馏分油、闪蒸或热裂化油、常压渣油以及其它重油作进料。其它适合润滑油加工的精制工艺和脱蜡工艺也被包括在内。精制工艺如:酸碱精制工艺或加氢精制、处理、裂化等工艺过程;脱蜡工艺如:生物脱蜡工艺或临氢降凝、异构脱蜡工艺过程等。本工艺对原料要求,总氮不高于1000μg·g-1,最好不高于800μg·g-1;倾点不高于-5℃,最好不高于-9℃。
按照本发明提供的工艺,所述催化剂I是一种加氢脱蜡催化剂。以ZSM-8或ZSM-5或β-沸石为催化剂载体,以第VIII族、VIB金属氧化物为加氢活性组分,其中还添加耐热氧化物的混合物。其中耐热氧化物是硅、铝、锆、钍、硼和钛等元素的氧化物和其混合物,最好选择多孔氧化铝。载体最好选择ZSM-5和ZSM-8沸石,含量3%~95%,最好含量为20%~80%。第VIII族金属氧化物含量为1~10m%,优选2~5m%;第VIB金属的氧化物含量为10~20m%;其中第VIII族金属氧化物最好是氧化镍,第VIB金属氧化物最好是氧化钨和氧化钼。这种催化剂在制备过程中,最好经高温水蒸气处理以提高催化剂的选择和活性。因此这种脱蜡催化剂具有较强的加氢活性和较高的润滑油选择性。另外这种催化剂有别于采用贵金属作为加氢组分的加氢脱蜡催化剂,这种催化剂抗污染能力强,原料无需经过精制处理。
按照本发明提供的工艺,所述催化剂II是一种高活性加氢催化剂。这种催化剂是以改性氧化铝为载体,加氢金属组分是从VIII族金属和VIB金属元素中选择的,为提高催化剂选择性和稳定性,引入助剂是必要的,添加助剂为硼、氟、磷元素中的一种。所述催化剂加氢组分最好是钨—钼—镍,以催化剂重量计,这种催化剂含三氧化钨13~25%,三氧化钼5~15%,氧化镍3~7%。添加的助剂最好是硼化物或氟化物,其中三氧化硼的含量2~7%,氟化物的含量2%~7%。
按照本发明提供的工艺,本方法包括在有氢气存在和加氢条件下使所述原料油通过催化剂I和催化剂II床层。催化剂I为催化脱蜡催化剂,催化剂II为加氢精制催化剂。催化剂I和催化剂II的装填体积比优选0.05~0.2。所述催化剂I和催化剂II最好是经硫化并转化成硫化态的催化剂。
本发明提供的润滑油加氢补充精制工艺改进方法的优点在于,与现有加氢精制工艺比,倾点不回升,还可以制备低倾点润滑油基础油;与现有加氢脱蜡和加氢补充精制工艺相比,可以加工较差原料,催化剂成本较低等优点。
下面的实施例将对本发明做进一步说明。
实施例
在下述实验中,我们采用了4种催化剂。我们称它们为催化剂IA1、IA2和催化剂IIB1、IIB2
催化剂IA1,是一种脱蜡催化剂。由ZSM-8沸石与硅铝酸结构的VIII族金属和VIB金属的加氢组分复合,用挤条机成型。其组成、比表面和孔容列于表1。
催化剂IA2,是一种脱蜡催化剂。由ZSM-5沸石与酸交换制成HZSM-5沸石,将HZSM-5沸石混入胶溶化的大孔氧化铝中混合,用挤条机成型,再浸入VIII族金属制得。其组成、比表面和孔容列于表1
催化剂IIB1,是一种加氢精制催化剂。是以含硅氧化铝,添加硼作为助剂,再加粘合剂混捏,用挤条机成型制成催化剂载体,载体浸入钨、钼和镍金属组分制成催化剂。其组成、比表面和孔容列于表1
催化剂IIB2,是一种加氢精制催化剂。是以含硅氧化铝,添加氟化物助剂,再加粘合剂混捏,用挤条机成型制成催化剂载体,载体浸入钨、钼和镍金属组分制成催化剂。其组成、比表面和孔容列于表1
实施例1~3
下面实施例说明采用本发明提供的工艺对润滑油料进行加氢脱蜡和加氢补充精制,其产品倾点不回升,还略有下降的优点。
以150ZN酚精制油为原料(原料性质见表2),在200ml固定床加氢反应器的下层装入催化剂IIB1,装量为90ml,上层装入催化剂IA1,装量为10ml。升温至150℃,换进含有1v%CS2的煤油进行预硫化,其中在230℃恒温硫化8小时,在370℃恒温硫化8小时。然后降温至反应温度,切换反应原料,在氢分压2.5MPa,液体体积空速3.0h-1,氢油体积比200∶1的条件下反应,结果列于表3中。其中倾点测定方法为GB/T 3535所述方法。表1
  催化剂编号项目 IA1 IA2 IIB2 IIB2
  主要组成,m%
  WO3     /     6.7     17.0     22.6
  MoO3     /     6.0     8.9     9.3
  NiO     1.5     2.9     4.1     6.1
  F     /     /     /     4.5
  B2O3     /     /     3.8     /
  分子筛     80     30     /     /
  SiO2     /     2.5     3.0     2.8
  Al2O3     余量     余量     余量     余量
  主要物性
  比表面,m2/g     261     214     138     148
  孔容,ml/g     0.20     0.19     0.28     0.29
实施例4~6
反应原料、催化剂硫化、加氢工艺条件同实施例1~3,只是所用催化剂不同。实施例4~6中加氢反应器上层装催化剂为IIA2,装量为7ml,反应器下层催化剂为IIB2,装量为93ml。试验结果列于表3。
表3实施例1~6中结果表明,采用本发明提供的工艺对150ZN进行加氢脱蜡和加氢补充精制后,产品色度由原料的2.5降低到<1.0,产品倾点为-9~-11℃,原料倾点为-9℃,倾点回升(等于产品倾点与原料倾点的差)为0~-2℃。而现有技术CN1176290A公开的实例5~10中产品倾点为-11~-13℃,原料倾点为-15℃,倾点回升为+2~+4℃。而采用本发明提供的工艺产品的倾点不回升,还略有下降。
表2
原料油     150ZN     500ZN     150BS
密度(20℃),kg/m3     880.1     912.2     887.7
色度,ASTMD1500     2.5     3.5     7.0
倾点,℃     -9     -11     -9
粘度,mm2/s,40℃     29.69     108.0     440.4
             100℃     4.680     10.40     33.04
粘度指数     55     71     110
硫,μg·g-1     966     1076     976
氮,μg·g-1     98     181     716
实施例7~9
下面的实施例说明采用本发明提供的工艺对润滑油进行加氢脱蜡和加氢补充精制,可以制取低倾点润滑油基础油。
用500ZN酚精制油为原料(原料性质见表2),预硫化条件同实施例1~3。在反应器下层装入催化剂IIB1,装量为80ml,上层装入催化剂IA2,装量为20ml,原料在氢分压为4.0MPa,液体体积空速1.5h-1,氢油体积比500∶1的条件下反应,结果列于表3中。
实施例10~12
反应原料、催化剂硫化、加氢工艺条件同实施例7~9,只是所用催化剂不同。实施例10~12中加氢反应器上层装催化剂为IIA1,装量为20ml反应器下层催化剂为IIB2,装量为80ml。试验结果列于表3。
由表3可知,采用本发明提供的工艺对500ZN油进行加氢脱蜡和加氢补充精制,产品的色度<1.5,倾点较低为-15~-17℃,符合MVIW 500ZN基础油要求。因此,采用本发明提供的工艺可以制取低倾点润滑油基础油。
实施例13~15
下面的例子用来说明本发明提供的工艺与现有加氢脱蜡和加氢补充精制工艺相比,可以处理较差原料。
用150BS糠醛精制油为原料(原料性质见表2),预硫化条件同实施例1~3。在反应器下层装入催化剂IIB1,装量为85ml,上层装入催化剂IA1,装量为15ml,原料在氢分压为14.5MPa,液体体积空速1.0h-1,氢油体积比800∶1的条件下反应,结果列于表3中。
表3
实施例编号   催化剂   反应温度,℃     色度,D1500     倾点,℃    润滑油收率,m%
    123 IA1,10mlIIB1,90ml     240260280     <1.0<1.0<1.0     -9-10-11     99.499.099.0
    456 IA2,7mlIIB2,93ml     240260280     <1.0<1.0<1.0     -9-10--10     99.299.198.8
    789 IA2,20mlIIB1,80ml     240260280     <1.5<1.5<1.5     -15-16-17     98.598.097.5
    101112 IA1,20mlIIB2,80ml     240260280     <1.5<1.5<1.5     -15-16-17     98.498.297.5
    131415 IA1,15mlIIB1,85ml     260280300     5.55.04.5     -9-10-12     98.898.498.2
    161718 IA2,10mlIIB2,90ml     260280300     5.55.05.0     -9-10-11     98.998598.2
实施例16~18
反应原料、预硫化步骤和加氢工艺条件同实施例13~15,只是所用催化剂不同。反应器上层催化剂为IA2,装量为10ml;下层催化剂为IIB2,装量为90ml。试验结果列于表3。
表3实施例编号13~18中,试验使用的原料硫含量为976μg·g-1,氮含量为716μg·g-1。而现有技术CN87105808A公开的实例2~4使用的原料中,硫含量为4.56~5.89μg·g-1,氮含量为0.48~0.64μg·g-1。采用本发明提供的工艺对150BS进行加氢脱蜡和加氢补充精制,产品色度由原料的7.0降低到4.5~5.5,倾点为-9~-12℃。原料倾点为-9℃,倾点回升为0--3℃,倾点不但不回升,还略有下降。所以采用本发明提供的工艺与现有加氢脱蜡和加氢补充精制工艺相比,可以处理较差原料。

Claims (10)

1.一种润滑油加氢补充精制工艺方法,包括在氢气存在和加氢条件下使原料油通过催化剂床层,其特征在于:
反应条件:反应温度200~360℃;
          氢分压1.0~16.0MPa;
          液体体积空速0.4~4.0h-1
          氢油体积比80~1200;
原料:溶剂精制—溶剂脱蜡或溶剂脱蜡—溶剂精制工艺过程生产的润滑油料;
催化剂:分层装填的催化剂I和催化剂II,所述催化剂I是具有加氢脱蜡活性的催化脱蜡催化剂;催化剂II是具有加氢活性的非贵金属加氢补充精制催化剂,催化剂I和催化剂II的装填体积比为0.03~0.30。
2.按照权利要求1所述的方法,其中反应条件为:
反应温度220~340℃;
氢分压2.0~16.0MPa;
液体体积空速0.5~3.0h-1
氢油体积比150~800。
3.按照权利要求1所述的方法,其中催化剂I和催化剂II的装填体积比为0.05~0.2。
4.按照权利要求1所述的方法,其中所说的原料要求总氮≤1000μg·g-1,倾点≤-5℃。
5.按照权利要求4所述的方法,其中原料要求总氮≤800μg·g-1;倾点≤-9℃。
6.按照权利要求1所述的方法,其中催化剂I以ZSM-8或ZSM-5或β-沸石为催化剂载体,含量为3%~95%;第VIII族、第VIB族金属氧化物为加氢活性组分,其中第VIII族金属氧化物含量为1~10m%,第VIB金属氧化物含量为10~20m%;其余为耐热氧化物的混合物。
7.按照权利要求6所述的方法,其中耐热氧化物是硅、铝、锆、钍、硼和钛元素的氧化物和其混合物。
8.按照权利要求6所述的方法,其中催化剂载体为ZSM-5和ZSM-8,含量为20%~80%;VIII族金属氧化物含量为2~5m%;其中VIII族金属氧化物为氧化镍,第VIB金属氧化物为氧化钨和氧化钼。
9.按照权利要求1所述的方法,其中所述催化剂II是一种高活性加氢催化剂,该催化剂以改性氧化铝为载体,加氢金属组分为第VIII族金属和/或VIB金属元素,添加硼、氟、磷元素中的一种为助剂。
10.按照权利要求9所述的方法,其中催化剂加氢组分是钨—钼—镍,以催化剂重量计,这种催化剂含三氧化钨13~25%,三氧化钼5~15%,氧化镍3~7%,添加的助剂是硼化物或氟化物,其中三氧化硼的含量2~7%,氟化物的含量2%~7%。
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