CN110938463B - 一种生产润滑油基础油原料的方法 - Google Patents

一种生产润滑油基础油原料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生产润滑油基础油原料的方法，包括如下内容：（1）加氢裂化反应进料进入预精制反应器进行深度加氢精制反应，得到精制物料；（2）步骤（1）的精制物料与含芳烃的烃类物料混合后进入裂化反应器进行加氢裂化反应，得到裂化物料，然后分离得到润滑油基础油原料。该方法可最大限度发挥深度加氢精制反应对催化剂开环活性的促进作用，抑制深度精制条件下链状烃的过度裂化反应发生，进一步提高了油品的粘度指数，具有广阔的应用前景。

Description

一种生产润滑油基础油原料的方法
技术领域
本发明涉及一种生产润滑油基础油的方法，具体地涉及一种加氢裂化生产高质量润滑油基础油原料的方法。
背景技术
加氢裂化尾油是很好的润滑油基础油生产的原料，国外历来注意利用加氢裂化尾油生产润滑油基础油，可以不用扩大原油减压蒸馏装置规模而扩大润滑油基础油的生产能力，提高燃料型加氢裂化装置操作灵活性，提高了润滑油基础油的产量和质量。韩国SK公司Ulsan、印度孟买布哈拉特石油公司都是利用燃料型加氢裂化尾油生产高质量超高粘度指数润滑油基础油， ExxonMobil新加坡裕廊炼油厂则是利用润滑油加氢裂化装置，生产燃料和基础油。该技术的独到之处是加氢裂化尾油的循环利用以及燃料加氢裂化和润滑油加工过程的有机结合，产品方案比较灵活，对燃料和润滑油的生产都十分经济。
润滑油基础油的粘温性能通常用粘度指数表示。粘度指数越高表示油品粘度随温度变化小，粘温性能越好。粘度指数与其所含烃类的组成及结构有密切的关系。不同烃类的粘度指数很不相同。长链烷烃或带长侧链的单环烃是润滑油组成中最希望存在的组分。因此，生产高粘度指数润滑油基础油工艺过程对于加氢裂化催化剂的开环选择性提出了极高的要求，即要求加氢了裂化催化剂对原料中环状烃开环转化的同时，尽量降低对于长链链状烃断链反应发生。加氢裂化催化剂以分子筛等酸性组分作为其裂化组分，因此，当加氢裂化催化剂接触有机氮等碱性化合物时会与催化剂酸性中心发生强吸附，造成氮中毒，严重影响催化剂反应性能，进而影响加氢裂化尾油产品质量。因此，为了充分发挥裂化催化剂开环反应活性，应尽可能的降低裂化进料氮含量，通常的方式是在裂化反应器前设置预精制反应器，通过提高预精制反应器精制反应深度，降低精制生成油（裂化进料）中的氮含量，保证裂化催化剂开环反应活性的发挥。加氢精制反应深度的提高，能够保证芳烃饱和充分，进而有利于在裂化反应中的开环反应。然而，从裂化反应选择性角度考虑，加氢精制反应深度越高，链状烃会过度裂化，造成加氢尾油中高粘度指数的链状烃组分损失，限制了加氢裂化尾油粘度指数的进一步提高和该工艺的原料适应性。这样，在提高油品的粘度指数与保证加氢精制反应深度之间存在着难以解决的矛盾，常规的加氢工艺过程很难同时兼顾这两个问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明提供一种生产润滑油基础油原料的方法，该方法可最大限度发挥深度加氢精制反应对催化剂开环活性的促进作用，同时，抑制深度精制条件下链状烃的过度裂化反应发生，进一步提高了油品的粘度指数，具有广阔的应用前景。
本发明提供一种生产润滑油基础油原料的方法，包括如下内容：
（1）加氢裂化反应进料进入预精制反应器进行深度加氢精制反应（脱氮、脱芳），得到精制物料；
（2）步骤（1）的精制物料与含芳烃的烃类物料混合后进入裂化反应器进行加氢裂化反应，得到裂化物料，然后分离得到润滑油基础油原料。
步骤（1）所述的加氢裂化反应进料为生产润滑油基础油原料的原料油，可以是常规石油减压蜡油、也可是煤焦油、页岩油等非常规原料蜡油组分，其馏程一般为350~550℃，密度0.85~0.95g/cm3，BMCI值30~50，链烷烃含量15wt%~50wt%。
步骤（1）的预加氢精制反应条件一般为：反应温度350~450℃，体积空速，0.1~2.0h-1，反应压力10~20MPa，氢油体积比500:1~2000:1。所述的精制物料的氮含量＜1ppm。步骤（1）所述的预精制反应器内一般装填加氢精制催化剂，所述的加氢精制催化剂一般以ⅥB族和/或第Ⅷ族金属为活性组分，以氧化铝或含硅氧化铝为载体。第ⅥB族金属一般为Mo和/或W，第Ⅷ族金属一般为Co和/或Ni。以催化剂的重量为基准，第ⅥB族金属含量以氧化物计为8wt%～28wt%，第Ⅷ族金属含量以氧化物计为2wt%～15wt%。
步骤（2）所述的芳烃为碳原子数不大于20的含2~3个芳环的烃类物质中的一种或多种，优选为碳原子数不大于16的含2~3个芳环的中的一种或多种，进一步优选为同一种芳烃。
步骤（2）所述的含芳烃的烃类物料可以为纯芳烃，也可以是芳烃与链状烃和/或环状烃的混合物，含芳烃的烃类物料中的芳烃含量不低于50wt%，优选不低于70%；所述的含芳烃的烃类物料中不含有含氮化合物。
步骤（2）所述的含芳烃的烃类物料占裂化反应器总进料的2%~20%，优选为5%~15%。
步骤（2）的裂化反应条件为:反应压力10.0~20.0MPa；体积空速0.5~3.0h-1；反应温度350~420℃；氢油体积比500~2000。裂化反应器内装填加氢裂化催化剂，所述的加氢裂化催化剂为含有改性Y型分子筛的加氢裂化催化剂，以重量计催化剂含有WO315~30%，NiO或CoO 2%～15%，改性Y型分子筛2%～30%。载体为氧化铝或无定形硅铝。
优选步骤（1）和步骤（2）之间设置有高压分离系统，对于步骤（1）得到的精制物料进行气液分离，分离所得的气相经压缩机升压后作为循环氢循环回精制反应器入口，液相进入补充精制单元深度加氢饱和反应；进一步优选对气液分离后得到的液相进行补充精制，所述的补充精制过程为：气液分离后的液相进入补充精制反应器，补充精制反应器内装填贵金属催化剂进行芳烃深度饱和，得到的补充精制生成油中芳烃含量小于0.5wt%，优选小于0.1wt%。所述的贵金属催化剂以金属Pd为活性组分，以氧化铝为载体。其中，贵金属催化剂中贵金属Pd含量0.1wt%～2wt%，其余为氧化铝载体。
步骤（2）得到的裂化物料的分离过程为本领域技术人员熟知，一般通过分馏塔分离得到汽油、煤油、柴油以及润滑油基础油原料（加氢裂化尾油）。
发明人通过总结大量的试验结果发现，尽管加氢裂化进料氮含量对于裂化催化剂开环性能有显著的抑制作用，但是，加氢裂化反应进料预精制过程并不是加氢脱氮深度越深越有利于提高加氢裂化尾油的粘度指数，造成这一现象的主要原因是由于加氢裂化预精制过程随着脱氮反应的逐渐加深，反应进料中的芳烃化合物加氢饱和深度也随着加深，而当芳烃加氢饱和过度后，裂化段反应进料中烃类构成主要为环烷烃和链烷烃，此时，由于缺乏芳烃化合物的竞争吸附影响，链烷烃更容易接触活性裂化活性中心发生断裂反应，使得加氢裂化尾油中作为高粘度指数组分的长链链烷烃含量大幅下降，因而，影响了加氢裂化尾油粘度指数。为避免尾油中长链链烷烃的过度裂化反应发生。本发明一方面通过提升预精制段反应苛刻度，将反应原料中氮含量脱除到极低的程度（氮含量＜1ppm），同时，蜡油原料中多环芳烃深度饱和；另一方面裂化段反应进料中引入低碳数含芳烃烃类物质，适量芳烃的引入有效的抑制了链烷烃断链反应发生，同时，反应后残留的未转化芳烃可经产品分馏塔分离进入轻组分，最终加氢裂化尾油中更好的富集长链链状烃等高粘度指数物质。
附图说明
图1、图2为本发明的加氢裂化方法的原则工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的方法做进一步的说明。
如图1所示，本发明方法的一种原则工艺流程为：VGO原料经管线1与经管线2引入氢气混合后，进入加氢预精制反应器3进行加氢预精制反应，反应流出物不经分离与经管线4引入的富含芳烃混合物流混合后由管线进入裂化反应器5进行加氢裂化反应。加氢裂化反应器反应流出物经管线6进入气液分离器7进行气液分离。分离所得的气相产品经压缩机升压后经管线2，并与管线8的补充氢气混合后循环回预精制反应器；液相流出物经管线9进入分馏塔10分离出轻烃、重石脑油和中间馏分、加氢裂化尾油分别经管线11、12、13和14引出装置。
如图2所示，本发明方法的另一种原则工艺流程为：VGO原料经管线1与经管线引入氢气混合后，进入加氢预精制反应器3进行加氢预精制反应，反应流出物经分离系统分离氢气、液相后，氢气升压后与管线引入的补充氢混合后循环回预精制反应器；液相部分经管线与经管线引入的氢气混合后经加热进入贵金属催化剂反应器进行补充精制，完成多环芳烃深度饱和，反应流出物与经管线引入的富含芳烃混合物流混合后进入裂化反应器进行加氢裂化反应，反应生成油进入分离系统气液分离，分离得到的氢气经升压后由管线循环回反应器，液相部分进入分馏单元分离出轻烃、石脑油、中间馏分油和加氢裂化尾油分别经管线15、16、17、18流出装置。
下面通过实施例和比较例说明本发明的方案和效果。
实施例1~4
实施例1~3采用本发明的流程如图1。实施例4采用本发明流程如图2。
实施例1-3中加氢预精制反应器和加氢裂化反应器均采用已工业应用的FF-36催化剂和FC-80催化剂。实施例4加氢预精制反应器和加氢裂化反应器均采用已工业应用的FF-36催化剂和FC-80催化剂，贵金属补充精制反应器装填实验室常规浸渍法制备的贵金属催化剂，首先制备氧化铝载体，然后采用PdCl2溶液浸渍氧化铝载体得到催化剂，催化剂中金属Pd金属含量为0.5wt%。
表1 原料油性质
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表2 芳烃物流组成
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表3 实施例1-4所采用操作条件
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表4 实施例1-4尾油质量
Figure DEST_PATH_IMAGE008
比较例1-4
比较例1~2采用与实施例1~3相同的工艺流程和相同的催化剂，不同之处在于裂化进料不混入富含芳烃物流。
表5 比较例1~2工艺条件
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表6 比较例1~2试验结果
比较例1 比较例2
尾油(>400℃)
BMCI值 7.0 6.3
粘度指数 142 148
通过实施例1~4与比较例1和比较例2对比发现，在采用相同工艺条件加工表1中原料时，实施例加氢裂化尾油粘度指数显著提高。

Claims (4)

1.一种生产润滑油基础油原料的方法，其特征在于包括如下内容：（1）加氢裂化反应进料进入预精制反应器进行深度加氢精制反应，得到精制物料；（2）步骤（1）的精制物料与含芳烃的烃类物料混合后进入裂化反应器进行加氢裂化反应，得到裂化物料，然后分离得到润滑油基础油原料；步骤（2）所述的含芳烃的烃类物料中的芳烃含量不低于50wt%；
步骤（1）所述的加氢裂化反应进料为生产润滑油基础油原料的原料油，馏程为350~550℃，密度0.85~0.95g/cm3，BMCI值30~50，链烷烃含量15wt%~50wt%；
步骤（1）的预加氢精制反应条件为：反应温度350~450℃，体积空速0.1~2.0h-1，反应压力10~20MPa，氢油体积比500:1~2000:1；所述的精制物料的氮含量＜1ppm；
步骤（2）所述的芳烃为碳原子数不大于20的含2~3个芳环的烃类物质中的一种或多种；所述的含芳烃的烃类物料中不含有含氮化合物；所述的含芳烃的烃类物料占裂化反应器总进料的2%~20wt%；
步骤（2）的裂化反应条件为:反应压力10.0~20.0MPa；体积空速0.5~3.0h-1；反应温度350~420℃；氢油体积比500~2000。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述的含芳烃的烃类物料为纯芳烃或芳烃与链状烃和/或环状烃的混合物。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（2）之间设置有高压分离系统，对于步骤（1）得到的精制物料进行气液分离，分离得到的液相进行补充精制，得到的补充精制生成油中芳烃含量小于0.5wt%。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：得到的补充精制生成油中芳烃含量小于0.1wt%。
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