CN109705895B - 润滑油基础油和环烷基油的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油化工领域，公开了一种润滑油基础油和环烷基油的生产方法，其特征在于，该方法包括：将原料油与溶剂的混合物进行降温过滤，得到含溶剂固态烃和液态烃溶液，所述原料油为含有异构烷烃与环烷烃的混合物，去除溶剂后分别得到富含异构烷烃的低温固相和富含环烷烃的低温液相；在过滤温度下，所述溶剂的折光率与原料油中液态组分与溶剂的混合物的折光率的比值为0.95‑1，优选为0.97‑0.99。本发明提供的方法能够大大提高异构烷烃与环烷烃的分离效率，同时获得高收率的环烷烃组分，以及高黏度指数的异构烷烃组分。

Description

润滑油基础油和环烷基油的生产方法

技术领域

本发明涉及一种润滑油基础油和环烷基油的生产方法。

背景技术

由沸点大于300℃的石油馏分油生产的基础油是调合润滑油产品的主要组成部分，一般润滑油产品中基础油含量在75-98重量％间，因此，基础油是影响润滑油关键性能，如黏温性能、氧化安定性等的最主要因素。随着润滑油节油性能和环保性能指标的提高，要求调合润滑油的基础油具有更好的黏温性能和抗氧化安定性能。黏度指数(ViscosityIndex,VI)是目前世界上通用的用来表征油品黏度随温度变化而变化的指标，黏度指数越高，表明该油品随着温度变化的黏度变化幅度越小，黏温性能越好。氧化安定性是表示石油烃类稳定性的指标，指石油烃在一定温度下，并且在具有一定压力的氧气和铜催化剂的存在下，测定达到规定的压力降所需要的时间，即为该油品的氧化安定性，一般采用旋转氧弹法测得。

一般而言，链烷烃、环烷烃和芳烃的黏温性能和氧化安定性能依次降低，但由于正构烷烃的凝点较高，会影响其低温性能，不是润滑油基础油的理想组分，因此，具有低凝点的异构烷烃是润滑油基础油的最佳组分。石油馏分经加氢裂化-异构脱蜡流程生产的基础油黏度指数较高，是目前高黏度指数基础油的主要生产工艺。该工艺中加氢裂化的主要目的是将石油馏分中的芳烃加氢饱和、并开环，但由于需要保留具有一定碳数的烷烃，该过程的裂化苛刻度不宜过高，而且环烷烃裂化开环的难度要高于芳环加氢饱和并开环的难度。因此，加氢裂化尾油(重组分)中仍含有一定量的环烷烃，该工艺生产的基础油黏度指数一般在115-130之间。由于环烷烃的存在，进一步提高该工艺生产基础油的黏度指数难度很大。

分离加氢裂化尾油或异构脱蜡方法生产的基础油中的环烷烃，是进一步提高基础油黏度指数的关键。目前，异构烷烃与环烷烃的分离技术主要集中在对低碳数(如C8-C12)的分离方面，且多采用萃取精馏方法分离，如2103年3月出版第41卷第3期《化学工程》中萃取精馏分离D40溶剂油中C8-C12异构烷烃论文公开了采用环丁砜、临苯二甲酸二甲酯或三甘醇作为萃取溶剂，经萃取精馏方法分离原料中的异构烷烃，来实现异构烷烃与环烷烃的分离。但是该方法仅局限于分离沸点较低的低碳数烷烃，而不适用于碳数大于20，沸点与溶剂沸点相近的润滑油基础油中异构烷烃与环烷烃的分离。因此，需开发可分离较高碳数的异构烷烃与环烷烃的分离技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术生产润滑油基础油时存在的产品中环烷烃含量较高，基础油黏度指数低的问题，提供了一种润滑油基础油和环烷基油的生产方法，能同时生产高黏度指数基础油和富含环烷烃的低倾点油品。

为了实现上述目的，本发明提供了一种润滑油基础油和环烷基油的生产方法，其中，该方法包括：将原料油与溶剂的混合物进行降温过滤，得到含溶剂固态烃和液态烃溶液，所述原料油为含有异构烷烃与环烷烃的混合物，去除溶剂后分别得到富含异构烷烃的低温固相和富含环烷烃的低温液相；

在过滤温度下，所述溶剂的折光率与原料油中液态组分与溶剂的混合物的折光率的比值为0.95-1，优选为0.97-0.99。

本发明将溶剂与原料油混合后进行降温过滤，体系产生固液两相，经过滤将固液两相分离，其中固相去除溶剂后为异构烷烃含量高、黏度指数高的低温固相(简称第一组分)，可做超高黏度指数基础油，液相去除溶剂后，可得到环烷烃含量高，倾点低的低温液相(简称第二组分)，可做低倾点的环烷基油。本发明通过限定在过滤温度下，溶剂的折光率与原料油中液态组分与溶剂的混合物的折光率的比值在一定范围内，能够防止除溶剂与液态烃的溶液相之外的油相(油相为部分不溶于溶剂的液态烃)的产生，从而大大提高异构烷烃与环烷烃的分离效率，能够同时获得高收率的液态环烷烃，以及高黏度指数的异构烷烃。

此外，尽管现有技术的方法中公开了可以采用萃取精馏方法分离异构烷烃与环烷烃，但该技术只能处理沸点低、碳数低的混合石油烃，不适用于沸点较高的、且具有中高碳数石油烃中异构烷烃与环烷烃的分离。而本发明提供的方法特别适用于碳数大于20的异构烷烃与环烷烃混合物中含异构烷烃与环烷烃的分离。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

根据本发明，所述润滑油基础油和环烷基油的生产方法包括：将原料油与溶剂的混合物进行降温过滤，得到含溶剂固态烃和液态烃溶液，所述原料油为含有异构烷烃与环烷烃的混合物，去除溶剂后分别得到富含异构烷烃的低温固相和富含环烷烃的低温液相。

根据本发明，在将原料油与溶剂的混合物进行降温过滤时，凝固点高于该温度的烃分子以固态析出，凝固点低于该温度的烃分子与溶剂呈均相液态状，含固液两相的上述混合物过滤分离为含少量溶剂的固态烃，即含溶剂固态烃，和含大量溶剂的液态烃，即液态烃溶液，去除溶剂后分别得到富含异构烷烃的低温固相(简称第一组分)和富含环烷烃的低温液相(简称第二组分)，第一组分可作超高黏度指数基础油，第二组分可作低倾点环烷基油。

本发明的发明人发现，在过滤温度下，溶剂与原料油的混合物容易产生除溶剂与液态烃的溶液外的油相。该油相为部分不溶于溶剂的液态烃，在过滤温度下，将固态烷烃与液态烷烃进行过滤分离时，该油相烃分子易吸附在固态烷烃表面，增加固液分离难度，使得液态烷烃混入固态烷烃中，影响固态烃的黏度指数，并降低液态烃的收率。本发明通过限定在过滤温度下，溶剂的折光率与原料油中液态组分与溶剂的混合物的折光率的比值为0.95-1，优选为0.97-0.99的范围内时，能够防止除溶剂与液态烃的溶液之外的油相的产生，避免了油相混入固态烷烃中，降低了固液分离难度，从而提高了固液分离效率，进而提高液态烷烃的收率，并同时得到高黏度指数的固态烷烃。

根据本发明，所述折光率可以通过本领域公知的各种方法进行测定也可以通过折光仪直接进行测定。针对本发明来说，所述折光率的测定条件包括：测定温度和所用的光线。所述光线为以钠灯的D线

作光源，测定温度为降温过滤温度，因此，本发明所述折光率是指在降温过滤温度时，溶剂以及原料油中液态组分与溶剂的混合物对D线的折光率，并计算出溶剂与原料油中液态组分与溶剂的混合物的折光率的比值。

本发明提供的方法针对的是异构烷烃与环烷烃的有效分离，因此，所述原料油为含有异构烷烃与环烷烃的混合物。优选情况下，为了进一步满足分离出的低温固相作为超高黏度指数基础油的需要，所述原料油为倾点不高于-9℃的异构烷烃与环烷烃的混合物。进一步优选，本发明提供的方法特别适用于碳数大于20的异构烷烃与环烷烃混合物中含异构烷烃与环烷烃的分离。

在本发明中，对所述原料油的来源没有特别限定，具体来说，在工业应用中，所述倾点不高于-9℃的异构烷烃与环烷烃混合物可以为以石油减压馏分为原料经溶剂精制、加氢处理和溶剂脱蜡工艺生产的碳数高于15的基础油、以加氢裂化尾油为原料经异构脱蜡工艺生产的碳数高于15的基础油、以及以加氢裂化尾油为原料经溶剂脱蜡工艺生产的碳数高于15的基础油中的至少一种。进一步说，所述倾点不高于-9℃的异构烷烃与环烷烃混合物为以石油减压馏分为原料经溶剂精制、加氢处理和溶剂脱蜡工艺生产的碳数高于20的基础油、以加氢裂化尾油为原料经异构脱蜡工艺生产的碳数高于20的基础油、以及以加氢裂化尾油为原料经溶剂脱蜡工艺生产的碳数高于20的基础油中的至少一种。

尽管只要满足在过滤温度下溶剂的折光率与原料油中液态组分与溶剂的混合物的折光率的比值在本发明限定的范围内即可以实现本发明的发明目的，在上述前提下溶剂的选择和/或组合以及多种溶剂之间配比均可以根据本领域的常识进行选择，但是，在满足在过滤温度下上述溶剂与原料油中液态组分与溶剂的混合物的折光率关系的前提下，为了进一步详细说明，本发明在下文中对溶剂的选择和配比进行了示例性的描述。

在本发明中，所述溶剂含有对石油烃溶解性较高的溶剂和对石油烃溶解性较低的溶剂。优选情况下，所述对石油烃溶解性较高的溶剂为C6-C8的芳烃和/或C5-C15烷烃，所述对石油烃溶解性较低溶剂为C3-C6的低碳脂肪酮和/或C1-C4的低碳醇。

进一步优选，所述C6-C8的芳烃为苯和/或甲苯，所述C5-C15烷烃为C5-C10的链烷烃和/或环烷烃，所述C3-C6的低碳脂肪酮为丙酮和/或丁酮，所述C1-C4的低碳醇为乙醇和/或丙醇。

在本发明中，所述溶剂中对石油烃溶解性较高的溶剂与对石油烃溶解性较低的溶剂的质量比的可选范围较宽，并可以根据不同的溶剂的组合进行适当调整，例如，所述溶剂中对石油烃溶解性较高的溶剂与对石油烃溶解性较低的溶剂的质量比可以为0.1:99.9-20:80，优选，对石油烃溶解性较高的溶剂与对石油烃溶解性较低的溶剂的重量比为1:99-10:90。

在本发明的一种优选的具体实施方式中，所述溶剂为苯与丁酮的混合物，以苯和丁酮的总重量为基准，苯的含量2-5重量％，丁酮的含量为95-98重量％。

在本发明的另一种优选的具体实施方式中，所述溶剂为环戊烷与乙醇的混合物，以环戊烷与乙醇的总重量为基准，环戊烷的含量为10-15重量％，乙醇含量为85-90重量％。

在本发明的另一种优选的具体实施方式中，所述溶剂为正辛烷与丙醇的混合物，以正辛烷与丙醇的总重量为基准，正辛烷的含量为7-12重量％，丙醇含量为88-93重量％。

根据本发明，溶剂与原料油的质量比的可选范围亦可以在满足在过滤温度下溶剂的折光率与原料油中液态组分与溶剂的混合物的折光率的比值这本发明限定的范围内时，在较宽的范围内进行适当的选择，例如，溶剂与原料油的质量比可以为(1-20):1，优选情况下，溶剂与原料油的质量比为(2-15):1，更进一步优选，溶剂与原料油的质量比为(3-12):1。

根据本发明，所述过滤温度只要保证在将原料油与溶剂的混合物进行降温过滤时，凝固点高于该温度的烃分子以固态析出，凝固点低于该温度的烃分子与溶剂呈均相液态状，在所述过滤温度下，将含固液两相的上述混合物过滤分离为含少量溶剂的固态烃，即含溶剂固态烃，和含大量溶剂的液态烃，即液态烃溶液即可。优选情况下，所述过滤温度为-50℃至-12℃，更优选情况下，所述过滤温度为-40℃至-20℃。

根据本发明，将含溶剂固态烃和液态烃溶液中的溶剂去除的方法为本领域技术人员所公知。例如，将物料分别送入溶剂回收塔(溶剂回收过程为将含溶剂的固态烃或液态烃经多次换热进入第一蒸发塔，蒸发出部分溶剂后，再经换热升压升温进行第二次蒸发，第二蒸发塔塔底物料经加热炉至一定温度后，进第三蒸发塔蒸馏脱除大部分溶剂，第三蒸发塔塔底物料再依次进入第四蒸发塔和汽提塔，汽提塔塔底所出物料为脱除溶剂后的产品。回收后的溶剂可以含有少量的所述馏分组分。

所述在过滤温度下原料油中液态组分是指，在过滤温度下，原料油中仍呈液态的组分。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中，黏度通过GB/T 265方法测得，黏度指数通过GB/T 1995方法测得，密度通过GB/T 13377方法测得，倾点通过GB/T 3535方法测得，环烷烃及异构烷烃的含量通过SH/T 0659方法测得，折光率通过SH/T0724方法测得。

定义分离选择性α值＝(第二组分中环烷烃含量％×第一组分中异构烷烃含量％)/(第二组分中异构烷烃含量％×第一组分中环烷烃含量％)

实施例1

本实施例用于说明本发明提供的润滑油基础油和环烷基油的生产方法。

以中国石化高桥分公司润滑油异构脱蜡装置生产的碳数在15-25之间，倾点为-12℃的4号基础油为原料油，原料油性质见表1。以苯与丁酮的混合物作溶剂，苯的含量为3重量％，丁酮的含量为97重量％。溶剂与原料油的质量比为10:1。固液分离过滤温度-30℃。在过滤温度下，溶剂的折光率与在过滤温度下原料油中液态组分与溶剂的混合物的折光率的比值为0.98。经本方法分离得到的第一组分和第二组分的基本性质，以及分离选择性α值见表2。

对比例1

采用与实施例1相同的方法生产润滑油基础油和环烷基油，不同的是，溶剂中苯的含量为0.5重量％，丁酮的含量为99.5重量％，在过滤温度下，溶剂的折光率与在过滤温度下原料油与溶剂的混合物的折光率的比值为0.92。分离得到的第一组分和第二组分的主要性质，以及分离选择性α值见表2。

实施例2

本实施例用于说明本发明提供的润滑油基础油和环烷基油的生产方法。

以中国石化荆门分公司减四线馏分油经溶剂抽提-加氢处理-溶剂脱蜡流程生产的碳数在25-35之间，倾点为-12℃的10号基础油为原料，原料油性质见表1。以环戊烷与乙醇的混合物作溶剂，溶剂中环戊烷的含量为13重量％，乙醇的含量为87重量％。溶剂与原料油的质量比为15:1。固液分离过滤温度-40℃。在过滤温度下，溶剂的折光率与在过滤温度下原料油与溶剂的混合物的折光率的比值为0.98。经本方法分离得到的第一组分和第二组分的基本性质，以及分离选择性α值见表2。

实施例3

本实施例用于说明本发明提供的润滑油基础油和环烷基油的生产方法。

以中国石化北京燕山分公司加氢裂化装置生产加氢裂化尾油的>380℃馏分为原料，经常规溶剂脱蜡后生产的碳数在20-40，倾点为-12℃的产物作原料，原料油性质见表1。以正辛烷与丙醇的混合物作溶剂，溶剂中正辛烷的含量为10重量％，丙醇的含量为90％。溶剂与原料油的质量比为5:1。固液分离过滤温度为-45℃。在过滤温度下，溶剂的折光率与在过滤温度下原料油与溶剂的混合物的折光率的比值为0.97。经本方法分离得到的第一组分和第二组分的基本性质，以及分离选择性α值见表2。

表1

表2

由表2中列出的实施例1数据可以看出，加氢异构脱蜡工艺生产的4号基础油经本发明所述方法分离得到的第一组分(固相)异构烷烃含量由原料油的48重量％提高至72重量％，其黏度指数由原料油的113提高至135，提高了22个单位，分离得到的第二组分(液相)环烷烃含量为87重量％，倾点为-28℃。通过实施例1与对比例1的比较可以看出，采用本发明提供的方法，溶剂分离选择性α值高于对比例的分离选择性α值(a值越高，环烷烃与异构烷烃的分离效率越高)，由此说明，采用本发明的方法能够大大提高异构烷烃与环烷烃的分离效率。实施例2和实施例3进一步说明，溶剂抽提-加氢处理-溶剂脱蜡流程生产的基础油和加氢裂化尾油经溶剂脱蜡生产的脱蜡油均可经本发明提供的方法生产黏度指数高于130的超高黏度指数基础油，并同时生产环烷烃含量较高的低倾点油品。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种润滑油基础油和环烷基油的生产方法，其特征在于，该方法包括：将原料油与溶剂的混合物进行降温过滤，得到含溶剂固态烃和液态烃溶液，所述原料油为含有异构烷烃与环烷烃的混合物，去除溶剂后分别得到富含异构烷烃的低温固相和富含环烷烃的低温液相；

在过滤温度下，所述溶剂的折光率与原料油中液态组分与溶剂的混合物的折光率的比值为0.95-1；

其中，所述折光率指在降温过滤温度时，溶剂以及原料油中液态组分与溶剂的混合物对D线的折光率，光线为以钠灯的D线，波长

作光源。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其中，在过滤温度下，所述溶剂的折光率与原料油中液态组分与溶剂的混合物的折光率的比值为0.97-0.99。

3.根据权利要求1或2所述的生产方法，其中，所述溶剂含有对石油烃溶解性较高的溶剂和对石油烃溶解性较低的溶剂，所述对石油烃溶解性较高的溶剂为C6-C8的芳烃和/或C5-C15烷烃，对石油烃溶解性较低溶剂为C3-C6的低碳脂肪酮和/或C1-C4的低碳醇。

4.根据权利要求3所述的生产方法，其中，所述C6-C8的芳烃为苯和/或甲苯，所述C5-C15烷烃为C5-C10的链烷烃和/或环烷烃，所述C3-C6的低碳脂肪酮为丙酮和/或丁酮，所述C1-C4的低碳醇为乙醇和/或丙醇。

5.根据权利要求3所述的生产方法，其中，对石油烃溶解性较高的溶剂与对石油烃溶解性较低的溶剂的重量比为0.1:99.9-20:80。

6.根据权利要求5所述的生产方法，其中，对石油烃溶解性较高的溶剂与对石油烃溶解性较低的溶剂的重量比为1:99-10:90。

7.根据权利要求3所述的生产方法，其中，所述溶剂为苯与丁酮的混合物，以苯和丁酮的总重量为基准，苯的含量2-5重量％，丁酮的含量为95-98重量％。

8.根据权利要求3所述的生产方法，其中，所述溶剂为环戊烷与乙醇的混合物，以环戊烷与乙醇的总重量为基准，环戊烷的含量为10-15重量％，乙醇含量为85-90重量％。

9.根据权利要求3所述的生产方法，其中，所述溶剂为正辛烷与丙醇的混合物，以正辛烷与丙醇的总重量为基准，正辛烷的含量为7-12重量％，丙醇含量为88-93重量％。

10.根据权利要求3所述的生产方法，其中，所述原料油的倾点不高于-9℃。

11.根据权利要求10所述的生产方法，其中，所述原料油为以石油减压馏分为原料经溶剂精制、加氢处理和溶剂脱蜡工艺生产的碳数高于15的基础油、以加氢裂化尾油为原料经异构脱蜡工艺生产的碳数高于15的基础油、以及以加氢裂化尾油为原料经溶剂脱蜡工艺生产的碳数高于15的基础油中的至少一种。

12.根据权利要求11所述的生产方法，其中，所述原料油为以石油减压馏分为原料经溶剂精制、加氢处理和溶剂脱蜡工艺生产的碳数高于20的基础油、以加氢裂化尾油为原料经异构脱蜡工艺生产的碳数高于20的基础油、以及以加氢裂化尾油为原料经溶剂脱蜡工艺生产的碳数高于20的基础油中的至少一种。

13.根据权利要求1或2所述的生产方法，其中，溶剂与原料油的质量比为(1-20):1。

14.根据权利要求13所述的生产方法，其中，溶剂与原料油的质量比为(2-15):1。

15.根据权利要求14所述的生产方法，其中，溶剂与原料油的质量比为(3-12):1。

16.根据权利要求1或2所述的生产方法，其中，过滤的温度为-50℃至-12℃。

17.根据权利要求16所述的生产方法，其中，过滤的温度为-40℃至-20℃。