CN111073702B - 一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢处理系统以及处理方法 - Google Patents

一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢处理系统以及处理方法 Download PDF

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Abstract

一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢处理系统以及处理方法，该加氢处理系统包括原料处理区、液相加氢反应器、高温高压分离区、低压分离区、分馏区和气体处理区，所述液相加氢反应器的底部设置原料进料口，所述液相加氢反应器的顶部设置出料口，在液相加氢反应器内分层装填加氢精制催化剂。采用本发明提供的系统及方法，实现了高黏度聚α烯烃合成油连续加氢处理的目的，并获得了质量优良的精制聚α烯烃合成油产品。

Description

一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢处理系统以及处理方法
技术领域
本发明涉及聚α烯烃合成油的处理，更具体地说，是一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢处理系统，以及高黏度聚α烯烃合成油的加氢处理方法。
背景技术
聚α烯烃合成油(PAO)是在催化剂作用下线性α烯烃发生聚合，并将聚合产物进行加氢处理获得的结构规则的长链烷烃。聚α烯烃合成油的黏温性、低温流动性、氧化安定性和蒸发性等均优于矿物基础油，已成为较理想的基础油，广泛用于配制高档和专用的润滑油。聚α烯烃合成油可调制不同品种的柴油机油、汽油机油、冷冻机油、热传导油、压缩机油、自动传动液和润滑脂等，尤其能调制高温及极寒条件下的润滑油，在很多苛刻条件下使用。
一般的线性α烯烃(主要是C8～C12)采用三聚、四聚、五聚可以生产低黏度的PAO产品，其100℃运动黏度在4～20mm2/s。如果聚合的PAO的100℃运动黏度为40～1000mm2/s，则称为高黏度的聚α烯烃合成油。
聚合后的PAO产品需要进行加氢，以饱和残余的烯烃组分，降低PAO油品的溴价，改善PAO油品的安定性。
CN105008409A公开了一种高黏度PAO的加氢方法，将高黏度PAO投置于高压釜中，采用质量比1％的镍系催化剂，在2.0MPa压力、130℃条件下，与氢气反应6h，将反应产物过滤分离出催化剂组分，得到无色透明的加氢产品。
高黏度的PAO由于黏度较大，在固定床加氢反应器中与氢气混合相对较难，容易造成物料在床层偏流或加氢不完全。采用的间歇高压釜式加氢技术时，存在催化剂耗量大、操作难度大、成本高等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢处理系统以及处理方法，以解决现有技术中存在的加氢催化剂耗量大、成本高等问题。
本发明提供的高黏度聚α烯烃合成油的加氢处理系统，包括原料处理区、液相加氢反应器、高温高压分离区、低压分离区、分馏区和气体处理区，
所述原料处理区设置至少一个氢气入口、至少一个聚α烯烃合成油原料入口、至少一个循环液入口和至少一个原料出口，原料处理区的原料出口与液相加氢反应器的原料进料口连通，
所述液相加氢反应器的底部设置原料进料口，所述液相加氢反应器的顶部设置出料口，在液相加氢反应器内分层装填加氢精制催化剂，液相加氢反应器的出料口与高温高压分离区的入口连通，
所述高温高压分离区设置至少一个气相出口和至少一个液相出口，高温高压分离区的气相出口与气体处理区的入口连通，高温高压分离区的液相出口与低压分离区的入口连通，高温高压分离区的液相出口与原料处理区的循环液入口与之间设置液相循环线，
所述低压分离区设置至少一个液相出口，低压分离区的液相出口与分馏区的入口连通，
所述分馏区设置至少一个液相出口。
在本发明其中一种优选的实施方式中，所述加氢精制催化剂含有载体，以及负载在载体上的加氢活性金属组分，所述载体为氧化铝和/或氧化硅-氧化铝，所述加氢活性金属组分选自镍、钴、钼、钨中的至少两种组分，以加氢精制催化剂为基准，以氧化物计的镍和/或钴的含量为1～5重量％，钼和/或钨的含量为12～35重量％。进一步优选，所述加氢活性金属组分为镍和钨。
优选地，所述加氢精制催化剂中含有助剂组分，以加氢精制催化剂为基准，以元素计的磷和/镁助剂组分的含量为0.1～9重量％。
在优选的情况下，在液相加氢反应器内每两个相邻催化剂床层间设置混氢装置，所述混氢装置与氢气注入线连通。
在本发明优选的一种实施方式中，所述原料处理区内设置混氢罐和加热炉，原料油进料线、氢气进料线、液相循环线与混氢罐入口连通，混氢罐出口与加热炉入口连通，加热炉出口与液相加氢反应器的原料进料口连通。
本发明还提供一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢处理方法，高黏度聚α烯烃合成油原料、氢气和循环油进入混氢罐，混合所得的混合物料经加热炉加热后，从液相加氢反应器底部进入液相加氢反应器，与加氢精制催化剂接触进行反应，反应流出物从液相加氢反应器顶部排出，经高温高压分离区进行气液分离，分离所得气相物流进入气体处理区进行冷却分液，分离所得液相物流一部分作为循环油经液相循环线循环至原料处理区，剩余部分依次经低压分离区和分馏区进行分离和分馏后，得到精制聚α烯烃合成油产品。
在优选的情况下，高温高压分离器分离出的气相物流经过冷却分液后，作为氢气循环回原料处理区。
在本发明中，所述高黏度聚α烯烃合成油原料，100℃运动黏度为40～1000mm2/s，溴价为5～20gBr/100ml。
在本发明其中一种优选的实施方式中，所述加氢精制催化剂含有载体，以及负载在载体上的加氢活性金属组分，所述载体为氧化铝和/或氧化硅-氧化铝，所述加氢活性金属组分选自镍、钴、钼、钨中的至少两种组分，以加氢精制催化剂为基准，以氧化物计的镍和/或钴的含量为1～5重量％，钼和/或钨的含量为12～35重量％。进一步优选，所述加氢活性金属组分为镍和钨。
优选地，所述加氢精制催化剂中含有助剂组分，以加氢精制催化剂为基准，以元素计的磷和/镁助剂组分的含量为0.1～9重量％。
优选地，循环油与高黏度聚α烯烃合成油原料(循环油与新鲜油)的重量比为1:5～10:1，优选为1:4～8:1，循环油中溴价<0.05gBr/100ml。
优选地，液相加氢反应器的反应条件为：氢分压4～18MPa，反应温度为220～400℃，高黏度聚α烯烃合成油原料的液时体积空速(新鲜油的液时体积空速)为0.3～1.0h-1，优选的反应条件为：氢分压5～15MPa，反应温度为260～380℃，新鲜油的液时体积空速为0.4～0.9h-1。
在高黏度聚α烯烃合成油的加氢精制过程中，主要进行的是烯烃饱和反应，采用本发明提供的加氢处理系统和处理方法，其液相加氢精制过程是液固两相反应，使得反应物与加氢精制催化剂接触表面增大，有利于烯烃饱和反应的发生，一方面实现了高黏度聚α烯烃合成油连续加氢处理的目的，另一方面获得了质量优良的精制聚α烯烃合成油产品，其中，精制聚α烯烃合成油产品的溴价<0.05gBr/100ml，产品的颜色为赛波特+30号。
附图说明
图1是本发明提供的高黏度聚α烯烃合成油的加氢处理系统示意简图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
下面结合附图对本发明所提供的高黏度聚α烯烃合成油的加氢处理系统予以进一步的说明，但本发明并不因此受到任何限制。
如图1所示，高黏度聚α烯烃合成油的加氢处理系统，包括原料处理区1、液相加氢反应器2、高温高压分离区4、低压分离区7、分馏区11和气体处理区9。
所述原料处理区1设置至少一个氢气入口、至少一个聚α烯烃合成油原料入口、至少一个循环液入口和至少一个原料出口，原料处理区1的原料出口与液相加氢反应器2的原料进料口经管线3连通。所述液相加氢反应器2的底部设置原料进料口，所述液相加氢反应器2的顶部设置出料口，在液相加氢反应器内分层装填加氢精制催化剂，液相加氢反应器的出料口与高温高压分离区的入口连通，在液相加氢反应器内每两个相邻催化剂床层间设置混氢装置，所述混氢装置与氢气注入线14连通。
所述高温高压分离区4设置气相出口8和液相出口6，高温高压分离区的气相出口8与气体处理区9的入口连通，高温高压分离区的液相出口6与低压分离区7的入口连通，高温高压分离区的液相出口6与原料处理区1的循环液入口与之间设置液相循环线5。所述低压分离区7设置液相出口10，低压分离区的液相出口10与分馏区11的入口连通。所述分馏区设置液相出口12以及与其相连的产品抽出线13。
下面结合实施例对本发明的方法予以进一步地说明，但并不因此而限制。
本发明实施例中所用加氢精制催化剂A的组成为：以所述加氢精制催化剂的总量为基准，以氧化物计，镍的含量为2.9重量％，钨的含量为27重量％，其余为氧化铝。
本发明实施例中所用加氢精制催化剂B的组成为：以所述加氢精制催化剂的总量为基准，以氧化物计，钴的含量为5重量％，钼的含量为22重量％，其余为氧化铝。
本发明采用的高黏度PAO作为原料，其基本性质如表1所示。
表1高黏度PAO原料性质
PAO60 PAO150
密度(20℃)/g·cm<sup>-3</sup> 0.846 0.849
运动黏度/(mm<sup>2</sup>·s<sup>-1</sup>)
100℃ 65 156
40℃ 614 1705
黏度指数 179 206
倾点/℃ -42 -33
闪点(开)/℃ 277 282
溴价/(gBr/100ml) 12 8
实施例1
采用图1所示的加氢处理系统，PAO60原料油、氢气和循环油进入原料处理区进行混合和加热，加热后的混合原料从液相加氢反应器底部进入液相加氢反应器，与加氢精制催化剂A接触进行反应，所得反应流出物从液相加氢反应器顶部排出，经高温高压分离区进行气液分离，所得液相物流一部分经液相循环线循环至原料处理区，剩余部分依次经低压分离区和分馏区进行分离和分馏后，得到精制聚α烯烃合成油产品。反应条件如表2所示，产品性质如表4所示。
实施例2
采用图1所示的加氢处理系统，PAO60原料油、氢气和循环油进入原料处理区进行混合和加热，加热后的混合原料从液相加氢反应器底部进入液相加氢反应器，与加氢精制催化剂A接触进行反应，所得反应流出物从液相加氢反应器顶部排出，经高温高压分离区进行气液分离，所得液相物流一部分经液相循环线循环至原料处理区，剩余部分依次经低压分离区和分馏区进行分离和分馏后，得到精制聚α烯烃合成油产品。反应条件如表2所示，产品性质如表4所示。
实施例3
采用图1所示的加氢处理系统，PAO60原料油、氢气和循环油进入原料处理区进行混合和加热，加热后的混合原料从液相加氢反应器底部进入液相加氢反应器，与加氢精制催化剂B接触进行反应，所得反应流出物从液相加氢反应器顶部排出，经高温高压分离区进行气液分离，所得液相物流一部分经液相循环线循环至原料处理区，剩余部分依次经低压分离区和分馏区进行分离和分馏后，得到精制聚α烯烃合成油产品。反应条件如表2所示，产品性质如表4所示。
实施例4
采用图1所示的加氢处理系统，PAO150原料油、氢气和循环油进入原料处理区进行混合和加热，加热后的混合原料从液相加氢反应器底部进入液相加氢反应器，与加氢精制催化剂A接触进行反应，所得反应流出物从液相加氢反应器顶部排出，经高温高压分离区进行气液分离，所得液相物流一部分经液相循环线循环至原料处理区，剩余部分依次经低压分离区和分馏区进行分离和分馏后，得到精制聚α烯烃合成油产品。反应条件如表3所示，产品性质如表5所示。
实施例5
采用图1所示的加氢处理系统，PAO150原料油、氢气和循环油进入原料处理区进行混合和加热，加热后的混合原料从液相加氢反应器底部进入液相加氢反应器，与加氢精制催化剂A接触进行反应，所得反应流出物从液相加氢反应器顶部排出，经高温高压分离区进行气液分离，所得液相物流一部分经液相循环线循环至原料处理区，剩余部分依次经低压分离区和分馏区进行分离和分馏后，得到精制聚α烯烃合成油产品。反应条件如表3所示，产品性质如表5所示。
实施例6
采用图1所示的加氢处理系统，PAO150原料油、氢气和循环油进入原料处理区进行混合和加热，加热后的混合原料从液相加氢反应器底部进入液相加氢反应器，与加氢精制催化剂B接触进行反应，所得反应流出物从液相加氢反应器顶部排出，经高温高压分离区进行气液分离，所得液相物流一部分经液相循环线循环至原料处理区，剩余部分依次经低压分离区和分馏区进行分离和分馏后，得到精制聚α烯烃合成油产品。反应条件如表3所示，产品性质如表5所示。
表2反应条件
Figure BDA0001835217440000081
Figure BDA0001835217440000091
表3反应条件
实施例4 实施例5 实施例6
氢气分压/MPa 8.0 8.0 8.0
平均反应温度/℃ 300 300 320
液时体积空速(新鲜油)/h<sup>-1</sup> 0.4 0.6 0.5
循环油/新鲜油(重量比) 5 8 5
表4产品性质
项目 实施例1 实施例2 实施例3
密度(20℃)/g·cm<sup>-3</sup> 0.846 0.846 0.846
运动黏度/(mm<sup>2</sup>·s<sup>-1</sup>)
100℃ 65 65 65
40℃ 614 614 614
黏度指数 179 179 179
倾点/℃ -39 -39 -39
闪点(开)/℃ 277 277 277
溴价/(gBr/100ml) 0.02 0.02 0.05
赛波特号/号 +30 +30 +30
表5产品性质
Figure BDA0001835217440000092
Figure BDA0001835217440000101

Claims (5)

1.一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢处理方法，其特征在于，高黏度聚α烯烃合成油原料、氢气和循环油进入混氢罐，混合所得的混合物料经加热炉加热后，从液相加氢反应器底部进入液相加氢反应器，与加氢精制催化剂接触进行反应，反应流出物从液相加氢反应器顶部排出，经高温高压分离区进行气液分离，分离所得气相物流进入气体处理区进行冷却分液，分离所得液相物流一部分作为循环油经液相循环线循环至原料处理区，剩余部分依次经低压分离区和分馏区进行分离和分馏后，得到精制聚α烯烃合成油产品；
所述加氢精制催化剂含有载体，以及负载在载体上的加氢活性金属组分，所述载体为氧化铝和/或氧化硅-氧化铝，所述加氢活性金属组分选自镍、钴、钼、钨中的至少两种组分，以加氢精制催化剂为基准，以氧化物计的镍和/或钴的含量为1～5重量％，钼和/或钨的含量为12～35重量％，所述加氢精制催化剂中含有助剂组分，以加氢精制催化剂为基准，以元素计的磷和/镁助剂组分的含量为0.1～9重量％；
循环油与高黏度聚α烯烃合成油原料的重量比为1:5～10:1，循环油中溴价<0.05gBr/100ml。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高黏度聚α烯烃合成油原料，其100℃运动黏度为40～1000mm2/s，溴价为5～20gBr/100ml。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，循环油与高黏度聚α烯烃合成油原料的重量比为1:4～8:1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，液相加氢反应器的反应条件为：氢分压4～18MPa，温度为220～400℃，高黏度聚α烯烃合成油原料的液时体积空速为0.3～1.0h-1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，液相加氢反应器的反应条件为：氢分压5～15MPa，反应温度为260～380℃，高黏度聚α烯烃合成油原料的液时体积空速为0.4～0.9h-1。
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